[實用新型]一種測量汽車轉向扭矩的聲表面波傳感器

有效

• 申請號: 201820023500.0
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN207662546U
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 李志鵬;馬龍祥;孟旭;劉方悅;吳俊英
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種測量汽車轉向扭矩的聲表面波傳感器，屬于汽車轉向控制檢測領域。由彈性軸、第一聲表面波諧振器、第二聲表面波諧振器、第三聲表面波諧振器、傳感器PCB板以及天線組成。本實用新型利用第二聲表面波諧振器及第三聲表面波諧振器消除溫度對扭矩測量的影響，利用第一聲表面波諧振器精確測量汽車轉向扭矩。本實用新型利用聲表面波技術具有無線無源傳輸信號的特點并且結合創新性結構，以達到消除環境溫度變化對扭矩信號測量的干擾的目的，保證轉向扭矩測量的精確性。

技術領域

本發明涉及一種測量汽車轉向扭矩的聲表面波傳感器，尤其涉及一種無線無源測量汽車轉向扭矩且擁有溫度補償功能的聲表面波傳感器，屬于汽車轉向檢測技術領域。

背景技術

轉向扭矩是汽車轉向系統的重要工作參數之一，扭矩信號是轉向系統機械運行狀態監測和優化控制的主要信息來源。準確的扭矩測量，能夠為傳動裝置的設計提供科學的數據，對汽車轉向系統的機械運行狀況進行必要的監測和故障分析。

目前應用于汽車轉向系統的扭矩傳感器有如下幾種形式：電位計式扭矩傳感器，其屬于接觸式測量方式，由于其工作時磨損嚴重，導致其測量精度不高，使用壽命較短；電感式扭矩傳感器，其屬于非接觸式測量方式，由于結構中含有磁性元件，導致測量結果受溫度影響較大；電磁式扭矩傳感器，其屬于非接觸式測量方式，由于結構簡單，動態性能好，所以是目前汽車轉向系統中使用最為廣泛的扭矩傳感器，但是極易受到外界磁場干擾，導致測量精度降低，如果增加電磁屏蔽設施，又會增大其整體結構。

因此亟待設計一種新型的應用于測量汽車轉向扭矩的傳感器，以達到減小傳感器結構尺寸，降低環境溫度影響，提高扭矩測量的響應速度與靈敏度的目的。聲表面波傳感器具有無源無線、體積小、精度高、靈敏度高及抗高干擾能力強等優點,基于此聲表面波傳感器的扭矩測量技術顯示出了獨特的優勢。

經過對現有技術文獻檢索后發現，雖然有基于聲表面波無源無線式扭矩傳感器結構及原理的相關研究，但是被測轉軸工作條件及結構特點與汽車轉向系統差別較大，所以目前并未有一種無線無源測量汽車轉向扭矩且擁有溫度補償功能的聲表面波傳感器。

發明內容

本發明提出了一種無線無源測量汽車轉向扭矩且擁有溫度補償功能的聲表面波傳感器，該傳感器安裝在汽車轉向系統的扭桿上，用于測量方向盤轉動時輸入軸與輸出軸之間的扭矩，以至少解決現有汽車扭矩傳感器結構復雜,存在易受溫度干擾的問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種測量汽車轉向扭矩的聲表面波傳感器，由彈性軸、第一聲表面波諧振器、第二聲表面波諧振器、第三聲表面波諧振器、傳感器PCB板以及天線組成。

所述彈性軸采用的材料為60Si2Mn彈簧鋼，弾性軸直徑為25mm，弾性軸上有一個切削平臺。

所述第一聲表面波諧振器，為單端口諧振器，中心頻率437MHz,溫度靈敏度為2.037kHz/℃，應變靈敏度為1.931kHz/Micro-strain,粘貼于所述彈性軸的切削平臺，粘貼方向與所述彈性軸主軸線方向呈45°，基底材料為石英單晶體。

所述第二聲表面波諧振器，其為單端口諧振器，中心頻率435MHz,溫度靈敏度為15.545kHz/℃，應變靈敏度為0.941kHz/Micro-strain,粘貼于所述彈性軸的切削平臺，粘貼方向與所述彈性軸主軸線方向呈30°，基底材料為石英單晶體。

所述第三聲表面波諧振器，其為單端口諧振器，中心頻率433MHz,溫度靈敏度為-15.548kHz/℃，應變靈敏度為0.941kHz/Micro-strain,粘貼于彈性軸的切削平臺，粘貼方向與所述彈性軸軸線方向呈-30°，基底材料為石英單晶體。

所述傳感器PCB板材料是樹脂材料，形狀為矩形，上面印刷有信號處理電路。

所述天線由天線帽、天線座及導線組成，所述天線形狀為棒狀，高度為3cm。