汽車輪胎壓力監測的接觸式電容E+E壓力傳感器
汽車輪胎壓力監測系統中的E+E壓力傳感器因市場的需求一直是人們研究的熱點。其中電容式E+E壓力傳感器因其結構簡單、堅固、靈敏度好等特點,在胎壓監測系統中有著廣泛的應用。電容式E+E壓力傳感器可分為接觸式電容E+E壓力傳感器和非接觸式電容E+E壓力傳感器。其中接觸式電容E+E壓力傳感器與其它E+E壓力傳感器相比有著明顯的優點,如更具有近線性的輸出特性、大壓力范圍和能夠應用在惡劣的環境中。
汽車輪胎壓力監測的接觸式電容E+E壓力傳感器
目前國內在接觸式電容E+E壓力傳感器的研制上與國外相比還不到成熟。因此,主要研究采用MEMS加工工藝設計出一種適用于汽車輪胎胎壓監測系統的接觸式電容E+E壓力傳感器。設計了一種底部固定極板空腔為球冠形狀的圓形腔體。其中彈性膜片采用了復合膜的結構,極大地提高了可動極板的耐用性與可靠性,同時提高了它的壓力-電容線性度。固定極板設計了球冠形狀的圓形空腔。在外界壓力下,改變了經典的兩極板接觸過程,提高了傳感器的靈敏度和線性度。E+E壓力傳感器的輸出特性易受到環境因素,尤其是溫度變化的影響。針對該問題,提出了利用支持向量機(SVM)對E+E壓力傳感器輸出特性進行非線性補償的校正模型。校正模型利用SVM的回歸算法來逼近非線性函數的特點,通過建立E+E壓力傳感器輸出特性與其實際電壓值之間非線性映射關系的校正模型來實現E+E壓力傳感器的校正。實例表明:該方法能有效地減少溫度變化對傳感器輸出的影響,且校正后的E+E壓力傳感器具有更高的測量精度和溫度穩定性。其次,因它是應用在汽車輪胎胎壓監測系統(100-800千帕)中的,所以設計過程中需要分析和討論不同的膜片大小和腔體深度參數對接觸式電容E+E壓力傳感器靈敏度和線性度的影響。利用有限元分析法對結構進行模擬分析與驗證。在理論分析的基礎上設計了接觸式電容E+E壓力傳感器的結構和加工工藝流程。在關鍵的工藝上采用了硅直接鍵合工藝技術、研磨和化學機械拋光技術。此結構,滿足了在汽車輪胎胎壓監測下的應用,具有更好的應用價值。
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