机械工程测试

《机械工程测试》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械工程测试（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、车载传感器的研究应用共聚物压电薄膜轴传感器专业:机制131姓名：冯世雄学号：2013035102 指导老师：杨兵力目录一、引言1二、国内技术发展现状1三、国外技术发展现状1四、当前应当发展的汽车传感器1五、技术与发展趋势2六、共聚物压电型车辆动态测量系统在公路交通机电工程中的应用研究21、公路车辆动态测量系统简介22、共聚物压电薄膜轴传感器 22.1检测原理22.2共聚物压电薄膜轴传感器的特性 23、共聚物压电薄膜轴传感器的应用33.1车速监测33.2车辆分类统计 33.3行驶中称重33.4轴距测量44、结语4一、引言测试技术是测量和试验技术的统称。在现代机电设备的研发和创新设计、老 产品改造

2、以及机电产品全寿命的的各个过程研究中，试验研究是不可缺少的环节。 同时，在工程试验中，机器和生产过程的运行监测、控制和故障诊断也需要在线 测量。测试技术的水平高低决定着产品设备质量的好坏，寿命的长短，运行准确 度的高低，而传感器无疑是进行测试的最重要的法宝。当今时代，由于科学技术的发展，特别是数控技术和工业机器人技术的成熟 应用，使机械制造业越发迅猛。随着人民生活水平的提高，买车的人越来越多， 然而由于某些零部件的质量差，导致汽车寿命下降提前报废，其中车用传感器就 是重要的一个因素车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中各种工况信息， 如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化

3、成电讯号输给计算机，以便 发动机处于最佳工作状态。二、国内技术发展现状：我国汽车传感器产品和技术水平总体上与国外相比存在很大的差距，主要体现 在产品的品种规格少、质量差、生产规模小、制造成本高;高新技术应用较少,工艺 相对落后,整体水平较低;传感器研究、开发和生产与汽车部件制造厂和整车制造厂 结合不够紧密。三、国外技术发展现状：国外汽车传感器发展的总趋势是高质量和低价位，汽车传感器属高科技产品, 其特点是要求可靠性高、价格低,即所谓军品的质量，民品的价格”。因此汽车传感 器必须采用自动化生产设备进行规模化生产,才能保证产品质量,降低制造成本。另 外由于汽车市场的激烈竞争，巨大的价格压力使所有汽

4、车零部件包括汽车传感器价 格的整体处于低价位，也促使汽车产品的制造设备和相关测试技术不断进步，提高 自动化程度和生产测试效率。四、当前应当发展的汽车传感器：汽车传感器品种繁多、功能各异，原有传感器在品种、性能和质量等方面已满 足不了高性能汽车的需要，必须采用高新技术,如微电子和微型电子机械系统相结 合的工艺技术，发展新型传感器，从总体上看，当前下面几类汽车传感器必须优先发 展：(1) 压力传感器:检测制动液压系统和润滑油系统压力的压力传感器，测量气体 介质压力的歧管压力、风压、大气压力和轮胎压力传感器。(2) 温度传感器:检测车内温度、车外环境温度、水箱温度、发动机温度和排气 管温度的温度传感

5、器。(3) 气体传感器:开发氧传感器、CO2传感器和气体浓度传感器。(4) 速度和加速度传感器:开发超声波传感器，差速传感器，加速度传感器,转速传 感器，振动传感器，微机械陀螺等。(5) 电量传感器:开发磁敏电量和功率传感器等。五、技术与发展趋势：(1) 从接触式向非接触式发展，从无源式向有源式(带信号处理电路)方向发展；(2) 实现多功能化、集成化和智能化。多功能化是指一个传感器可检测多个参数集成化是 利用MEMS技术将敏感元件、处理器集成在一个芯片上;智能化是传感器与电子控制单元结合, 具有自我检测、记忆和校准能力。(3) 为了实现传感器的信息共享，新型数字式传感器必须有嵌入式的微处理器,

6、有的要求数字 式输出，适合控制器局域网总线技术等总线要求。六、共聚物压电型车辆动态测量系统在公路交通机电工程中的应用研究：1、公路车辆动态测量系统简介随着全球智能交通技术的发展，与众多的技术一样，普遍基于共聚物压电轴 传感器技术的公路车辆动态测量系统，在过去数年里取得了长足的发展，它为用 户提供的不仅是良好的性能，高度的可靠性，简易的安装方法，还有逐步降低的 价格，它独一无二的特性使其在日益扩展的应用中成为理想的选择。共聚物压电轴传感器被用于检测车轴数轴距，车速监控，车型分类，动态称 重，收费站检测站地磅，闯红灯拍照，停车区域监控，交通信息采集道路监控)及 机场滑行道共聚物压电轴传感器的长处是

7、可获取精确的具体的数据，如精确的速 度信号触发信号和分类信息及长期反馈交通信息统计数据。车辆动态测量系统采用了动态高精度传感器和可靠的电子元器件，我们结合 先进技术的专业化测量仪器，集成专家数据库，将车辆动态测量系统进一步完善 和发展，配合开发的公路收费养护路政管理稽查等软件系统，必将使其在智能交 通管理领域发生更大的作用。2、共聚物压电薄膜轴传感器2.1检测原理压电材料是一种经特殊加工后能将动能转化成电能的材料，一些聚合体材料， 例如共聚物，使这一特性有了很大提高，压电传感器由金属编织芯线压电材料和 金属外壳制成同轴结构，在制造过程中，将压电材料置于一个强电场中极化，数 量级为每厚的压电材料

8、大约无护套电缆的电晕场也采用这种电场，极化场使非结 晶聚合体变成半晶体的形式，同时又保留了许多聚合体的柔韧特性。压电传感器检测经过传感器的轮胎，产生一个与施加到传感器上的压力成正 比的模拟信号，并且输出的周期与轮胎停留在传感器上的时间相同，每当一个轮 胎经过传感器时，传感器就会产生一个新的电子脉冲共聚物压电薄膜传感器在行 驶中称重的检测原理是对受力产生的信号积分。2.2共聚物压电薄膜轴传感器的特性1) 大信号轮胎压过传感器时产生可靠的信号；高输出可探测小型车辆，摩托车，甚至 自行车；良好的动态范围适用于大小型车辆；减少了弯曲波；减少了路面变形噪 声；高信噪比易于信号处理；高电容能驱动长电缆；可

9、检测低速车辆。2）易搬运与路面轮廓吻合；刚性好不易下垂；盘卷在一个的盒子中；强度高搬运时不 易损坏；破坏小，安装在路面切出的切口中，减少对路面的损坏；易安装，用快 速固化环氧树脂，丙烯酸树脂或聚氨酯安装；无需使用加热器；省材料，较小切 口意味着耗用更少的灌封材料，一个的型传感器仅用不到1/2加仑的灌封材料。3）高质量传感器的电容与绝缘电阻都经过测试，然后沿传感器的长度方向每隔（6mm ） 加冲击力以测试活性与一致性对电缆的挤塑与极化实行计算机控制所有数据电脑 存档；所有传感器均标有系列号，便于查询。4）耐用性传感器与电缆之间采用三层密封同轴接头；只要传感器弯曲半径大于，便不 会损坏；在正常搬运

10、条件千万次等效单轴负载测试。5）多用途既可用于路面上也可用于路面下；既可永久安装也可临时安装；既可用于水泥 路也可用于沥青路；可采用多种灌封技术环氧胶，丙烯酸树脂或填充聚氨酯；优 质无源电缆；超强韧性高密度聚乙烯；可在直埋时防水；低电容；标准长度，根 据需要还可以更长。3、共聚物压电薄膜轴传感器的应用3.1车速监测系统通常在每条车道上安装两条传感器，这便于分别采集每条车道的数据使 用两个传感器可计算出车辆的速度。当轮胎经过传感器A时，启动电子时钟，当轮胎经过传感器B时，时钟停止两 个传感器之间的距离一般是3m，或比3m短一些（可根据需要确定）。传感器之间 的距离已知，将两个传感器之间的距离除以

11、两个传感器信号的时间周期，就可得 出车速。通过车速监测既可以对超速车辆罚款，又可以根据车流量建立可变限速 标志和可变情报板在车流量较高时，设置较低的限速；流量较低时，设置较高的 限速，建立动态的管理系统，从而实现路面管理智能化。3.2车辆分类统计系统主要用途是车型分类，车速数据可被转换为可靠的分类数据。不同的国 家使用不同的分类表对车辆分类。车辆的类型是根据轴数和轴距确定的。3.3行驶中称重系统的称重功能，在美国、巴西、德国、日本和韩国有大量应用，其主 要用途是高速公路车辆超重超载监测的预选和桥梁超载警告系统，判断正在高速 行驶中的车辆，尤其是驶过桥梁的车辆是否超载，由视频系统拍下车牌号记录在

12、 案，然后再由执法机构用精度较高的低速称重系统判断超载量并根据超载量罚款。动态测量系统的应用已扩展成一门专业技术，并更可靠，价格合理。这项技术 起源于美国的联邦高速公路署（FHWA）长期道路性能工程（LTPP）。在这个项目下， 部分道路的交通负载，类型和重量被监控，以确定道路的磨损类型和等级。目前，由于我国的高速公路建设尚在起步阶段，有些路段由于超载严重，在设 计使用年限之前就过早损坏，造成养护费用上升。多数管理部门将主要精力集中 在收费（尤其是不停车收费）标准的制定和系统的技术问题方面。这在目前是必需的， 但是随着车流量的增加，道路负荷的加重，交通事故将增加，道路的塞车时间将 加长，对道路的

13、破损修复期将缩短，次数将增加，如此交通对道路状态的监测将 变得越来越重要。3.4轴距测量由于车速在3m或小于3m的距离内基本上是均速，用车轴经过传感器时建立的 信号时间差乘以车速，就得出轴距。4、结语从目前相关技术的发展与实践看，车辆动态测量系统在公路交通智能化管理中 的应用研究正方兴未艾，随着相关技术与研究的进一步深入，必将发挥更大的潜 力。除此之外，还有许多依靠先进技术制造出的高端传感器，譬如超声波传感器测距, 进行环境信息监测应用脉冲回波法对反馈回来的信息进行处理；汽车间隙传感器 的应用，当汽车平行或垂直泊车时，操作不当很容易与附近的车发生碰撞，间隙传感 器能很好地判断车身与其他物体的距离，减小司机的盲区，保证安全停车;还有就是 GPS全球定位系统也可以说是一个测距传感器，通过与卫星之间的传输信号进行定 位导航.车载传感器技术的不断发展完善，降低了司机驾驶的风险，大大减少了交通 事故的发生,如今无人驾驶汽车技术的研究也在默默地进行着，也有了一定的突破, 未来一天汽车的性能将焕然一新.