基于壓阻原理的磁流變減振器阻尼力傳感器研究.pdf

1、磁流變減振器作為一種半主動(dòng)控制器件，具有阻尼連續(xù)可調(diào)、響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)范圍寬、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，目前已成功應(yīng)用于建筑、車(chē)輛、醫(yī)療等領(lǐng)域。然而磁流變減振器在服役期間會(huì)出現(xiàn)磁流變液沉降、板結(jié)、泄漏或者其他機(jī)械、電氣方面的故障，引起磁流變減振器的性能衰減甚至失效，因此需要對(duì)磁流變減振器的運(yùn)行中的健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。要實(shí)現(xiàn)磁流變減振系統(tǒng)的反饋控制，前提是能夠采用傳感器實(shí)時(shí)獲取應(yīng)用對(duì)象的動(dòng)態(tài)信息，與加速度、速度、位移這些狀態(tài)參數(shù)相比，阻尼力可以更直接地

2、影響磁流變減振器輸出阻尼力的控制效果，并且阻尼力的獲取更加簡(jiǎn)單，也能夠在很大程度上反映磁流變減振器的運(yùn)行健康狀態(tài)，因此對(duì)磁流變減振器的輸出阻尼力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)十分必要。
　　針對(duì)現(xiàn)有的基于磁流變減振器的半主動(dòng)懸架系統(tǒng)通常采用與減振器分離的力傳感器實(shí)現(xiàn)阻尼力的測(cè)量，線路復(fù)雜，成本高，可靠性低的缺點(diǎn)，論文提出了一種與活塞桿集成的基于壓阻原理的磁流變減振器阻尼力傳感器，研究了磁流變減振器阻尼力傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析了傳感器的性能

3、指標(biāo)和制作、封裝工藝。
　　論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　①綜述了課題的研究背景與意義，磁流變液與磁流變減振器的研究與發(fā)展，磁流變減振器阻尼力傳感技術(shù)的研究現(xiàn)狀，以及壓阻式壓力傳感器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　?、诟鶕?jù)汽車(chē)磁流變減振器的工作特性和壓阻式壓力傳感器的設(shè)計(jì)原則，對(duì)磁流變減振器阻尼力傳感器進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和芯片設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)、往復(fù)磁流變減振器阻尼力的力學(xué)結(jié)構(gòu)；通過(guò)理論計(jì)算與有限元模擬結(jié)合的方法，

4、以達(dá)到設(shè)計(jì)量程、獲得較大靈敏度和固有頻率為設(shè)計(jì)目標(biāo)，確定了傳感器芯片尺寸；通過(guò)分析論證，確定了傳感器芯片型式、制作材料和測(cè)量電路；研究了壓阻系數(shù)與晶向、摻雜濃度和溫度的關(guān)系，確定了電阻的摻雜濃度、排布方向和位置、電阻條尺寸、電阻條折彎數(shù)，完成了芯片的版圖設(shè)計(jì)。
　?、蹖?duì)磁流變減振器阻尼力傳感器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)進(jìn)行了分析。應(yīng)用有限元仿真，對(duì)傳感器施加一組壓力，得到不同壓力對(duì)應(yīng)的芯片上的應(yīng)力分布，通過(guò)分析壓阻條長(zhǎng)度和寬度方向上的應(yīng)

5、力變化，確定了傳感器輸出電壓的計(jì)算方法，從而對(duì)磁流變減振器阻尼力傳感器的線性度和靈敏度進(jìn)行了評(píng)價(jià)；簡(jiǎn)化磁流變減振器阻尼力傳感器為單自由度二階線性系統(tǒng)，并對(duì)空氣阻尼的計(jì)算進(jìn)行推導(dǎo)，得到傳感器系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，進(jìn)而得到傳遞函數(shù)，通過(guò)Matlab仿真，分別得到磁流變減振器阻尼力傳感器的在時(shí)域內(nèi)的單位階躍響應(yīng)曲線和頻率響應(yīng)曲線，驗(yàn)證了傳感器的動(dòng)態(tài)性能滿足測(cè)試要求。
　?、軐?duì)磁流變減振器阻尼力傳感器的制作工藝與封裝進(jìn)行了分析。對(duì)阻尼力傳感器的