[发明专利]一种测量汽车转向扭矩的声表面波传感器

说明书

一种测量汽车转向扭矩的声表面波传感器，属于汽车转向控制检测领域。由弹性轴、第一声表面波谐振器、第二声表面波谐振器、第三声表面波谐振器、传感器PCB板以及天线组成。本发明利用第二声表面波谐振器及第三声表面波谐振器消除温度对扭矩测量的影响，利用第一声表面波谐振器精确测量汽车转向扭矩。本发明利用声表面波技术具有无线无源传输信号的特点并且结合创新性结构，以达到消除环境温度变化对扭矩信号测量的干扰的目的，保证转向扭矩测量的精确性。

技术领域

本发明涉及一种测量汽车转向扭矩的声表面波传感器，尤其涉及一种无线无源测量汽车转向扭矩且拥有温度补偿功能的声表面波传感器，属于汽车转向检测技术领域。

背景技术

转向扭矩是汽车转向系统的重要工作参数之一，扭矩信号是转向系统机械运行状态监测和优化控制的主要信息来源。准确的扭矩测量，能够为传动装置的设计提供科学的数据，对汽车转向系统的机械运行状况进行必要的监测和故障分析。

目前应用于汽车转向系统的扭矩传感器有如下几种形式：电位计式扭矩传感器，其属于接触式测量方式，由于其工作时磨损严重，导致其测量精度不高，使用寿命较短；电感式扭矩传感器，其属于非接触式测量方式，由于结构中含有磁性元件，导致测量结果受温度影响较大；电磁式扭矩传感器，其属于非接触式测量方式，由于结构简单，动态性能好，所以是目前汽车转向系统中使用最为广泛的扭矩传感器，但是极易受到外界磁场干扰，导致测量精度降低，如果增加电磁屏蔽设施，又会增大其整体结构。

因此亟待设计一种新型的应用于测量汽车转向扭矩的传感器，以达到减小传感器结构尺寸，降低环境温度影响，提高扭矩测量的响应速度与灵敏度的目的。声表面波传感器具有无源无线、体积小、精度高、灵敏度高及抗高干扰能力强等优点,基于此声表面波传感器的扭矩测量技术显示出了独特的优势。

经过对现有技术文献检索后发现，虽然有基于声表面波无源无线式扭矩传感器结构及原理的相关研究，但是被测转轴工作条件及结构特点与汽车转向系统差别较大，所以目前并未有一种无线无源测量汽车转向扭矩且拥有温度补偿功能的声表面波传感器。

发明内容

本发明提出了一种无线无源测量汽车转向扭矩且拥有温度补偿功能的声表面波传感器，该传感器安装在汽车转向系统的扭杆上，用于测量方向盘转动时输入轴与输出轴之间的扭矩，以至少解决现有汽车扭矩传感器结构复杂,存在易受温度干扰的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种测量汽车转向扭矩的声表面波传感器，由弹性轴、第一声表面波谐振器、第二声表面波谐振器、第三声表面波谐振器、传感器PCB板以及天线组成。

所述弹性轴采用的材料为60Si2Mn弹簧钢，弾性轴直径为25mm，弾性轴上有一个切削平台。

所述第一声表面波谐振器，为单端口谐振器，中心频率437MHz,温度灵敏度为2.037kHz/℃，应变灵敏度为1.931kHz/Micro-strain,粘贴于所述弹性轴的切削平台，粘贴方向与所述弹性轴主轴线方向呈45°，基底材料为石英单晶体。

所述第二声表面波谐振器，其为单端口谐振器，中心频率435MHz,温度灵敏度为15.545kHz/℃，应变灵敏度为0.941kHz/Micro-strain,粘贴于所述弹性轴的切削平台，粘贴方向与所述弹性轴主轴线方向呈30°，基底材料为石英单晶体。

所述第三声表面波谐振器，其为单端口谐振器，中心频率433MHz,温度灵敏度为-15.548kHz/℃，应变灵敏度为0.941kHz/Micro-strain,粘贴于弹性轴的切削平台，粘贴方向与所述弹性轴轴线方向呈-30°，基底材料为石英单晶体。

所述传感器PCB板材料是树脂材料，形状为矩形，上面印刷有信号处理电路。

所述天线由天线帽、天线座及导线组成，所述天线形状为棒状，高度为3cm。