聲表面波傳感器及無(wú)源胎壓監(jiān)測(cè)模擬試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著汽車擁有量的迅速增長(zhǎng)和人們對(duì)汽車安全駕駛要求的提高，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐漸成為汽車的必備配置。 在研究目前國(guó)際市場(chǎng)上的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外聲表面波傳感器研究狀況的基礎(chǔ)上，提出了基于聲表面波傳感技術(shù)的無(wú)源無(wú)線胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以同時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎內(nèi)部氣體的壓力和溫度，還有無(wú)源、體積小、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)聲表面波傳感器的理論、設(shè)計(jì)、加工和封裝進(jìn)行了深入研究，并通過(guò)模擬試驗(yàn)對(duì)無(wú)源胎壓監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行了驗(yàn)證。 論文首

2、先進(jìn)行聲表面波傳感器的理論研究。通過(guò)研究聲表面波的傳播特性以及聲表面波傳感器的工作原理，推導(dǎo)了聲表面波速度變化的理論方程；研究了聲表面波器件石英基片的特性；并依據(jù)石英基片的壓力和溫度的靈敏度系數(shù)、聲表面波耦合系數(shù)和功率流等參數(shù)對(duì)傳感器基片進(jìn)行了優(yōu)化選擇。 通過(guò)把叉指換能器的實(shí)際電場(chǎng)分布近似為縱、橫場(chǎng)交替的一維場(chǎng)分布，分別建立了橫場(chǎng)和縱場(chǎng)的等效電路模型，并在此基礎(chǔ)上建立了叉指換能器的等效電路模型和反射器的等效電路模型；然后在叉指換

3、能器和反射器等效電路模型的基礎(chǔ)上建立了單端對(duì)聲表面波諧振器的等效電路模型，為聲表面波諧振器的內(nèi)阻抗設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)匹配提供理論指導(dǎo)。 然后進(jìn)行了聲表面波傳感器的設(shè)計(jì)、加工和封裝研究。在聲表面波傳感器理論研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了可以測(cè)量輪胎壓力和溫度兩個(gè)參數(shù)的雙通道聲表面波傳感器，并用有限元法對(duì)傳感器的諧振器進(jìn)行了優(yōu)化；分析了聲表面波傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，包括諧振腔長(zhǎng)度、叉指換能器、反射器的參數(shù)以及金屬鍍膜設(shè)計(jì)等；并依據(jù)傳感器的等效阻抗特性

4、模型設(shè)計(jì)了壓力傳感器芯片參數(shù)。 研究了聲表面波傳感器的加工工藝流程，并依據(jù)相應(yīng)的工藝加工了傳感器芯片；設(shè)計(jì)了低應(yīng)力的兩層全石英封裝結(jié)構(gòu)，并用超聲波設(shè)備制作了封裝的石英蓋板；通過(guò)對(duì)低溫玻璃焊料和環(huán)氧膠的鍵合工藝研究，為傳感器設(shè)計(jì)了不同鍵合形式的封裝；并利用氦質(zhì)譜儀和六軸微力測(cè)試平臺(tái)分別對(duì)傳感器進(jìn)行了泄漏率檢測(cè)實(shí)驗(yàn)和剪切強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。 其次進(jìn)行了測(cè)試電路、天線和匹配網(wǎng)絡(luò)的研究。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量電路系統(tǒng)構(gòu)成的分析，設(shè)計(jì)了一次變頻的系