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原文传递应用于智能轮胎的无源无线声表面波压力和温度传感器研究

论文题名：	应用于智能轮胎的无源无线声表面波压力和温度传感器研究
关键词：	智能轮胎;声表面波;叉指换能器;压力传感器;温度传感器;延迟线
摘要：	智能轮胎是随着汽车工业的发展而出现的一种新型轮胎，它能够自动进行轮胎压力和温度等参数的测量，并根据测量结果对轮胎状态进行智能判断和决策。无源无线声表面波压力和温度传感器体积小、重量轻、精度和灵敏度高，非常适合智能轮胎的需要。本文在目前声表面波传感器研究的基础上，对应用于智能轮胎的无源、无线声表面波压力和温度传感器进行了研究。 1、声表面波压力和温度传感器压电基片和切向的优化选择定义了压电基片的压力灵敏度系数和温度灵敏度系数，利用声表面波压电基片的压力灵敏度系数、温度灵敏度系数、有效声表面波耦合系数、功率流角以及传播损耗等特性参数定义了声表面波压力和温度传感器压电基片优化选择的目标函数，根据定义的目标函数，在不同旋转角度X，y和Z切的石英、铌酸锂和钽酸锂压电基片中，解决了基于声表面波延迟线的压力和温度传感器的压电基片和切向的最优选择问题和基于声表面波谐振器的压力和温度传感器的压电基片和切向的最优选择问题，为声表面波传感器压电基片的选择提供理论依据。 2、声表面波压力和温度传感器的等效电路模型把叉指换能器的实际电场分布近似为纵横场交替的一维场分布，分别建立了横场和纵场分布的等效电路模型，在此基础上建立了叉指换能器的改进等效电路模型。根据建立的叉指换能器的等效电路模型建立了反射器的等效电路模型，在叉指换能器和反射器等效电路模型的基础上建立了声表面波延迟线和单端对声表面波谐振器的等效电路模型。在前面分析和求解的基础上，分别建立了基于声表面波延迟线的压力和温度传感器的等效电路模型和基于声表面波谐振器的压力和温度传感器的等效电路模型。 3、声表面波压力和温度传感器的耦合模模型通过建立和求解同时考虑叉指两端电压和叉指电极电阻的耦合模方程建立了叉指换能器的耦合模模型，根据建立的叉指换能器耦合模模型建立了反射器的耦合模模型，在叉指换能器和反射器耦合模模型的基础上建立了声表面波延迟线和单端对声表面波谐振器的耦合模模型。在前面分析和求解的基础上，分别建立了基于声表面波延迟线的压力和温度传感器的耦合模模型和基于声表面波谐振器的压力和温度传感器的耦合模模型。 4、无线发射与接收信号及信号处理建立了基于无源无线声表面波延迟线的传感器的发射与接收信号的模型，分析了发射信号的宽度和频率等对接收信号的影响，从理论上论证了多径效应对接收信号的相位差没有影响，因此可以利用接收信号的相位差反映被测量的变化。具体研究了利用正交相位检波法求解接收信号相位的方法，在幅值和相位不平衡误差同时存在时，利用求解结果与被测量之间的相互关系，提出了一种新的误差修正方法。 5、声表面波传感器的编码与识别针对基于声表面波延迟线的传感器，利用反射器的个数和位置的布置进行了传感器的编码，并根据发射脉冲与返回脉冲的模型进行了实际编码的仿真研究。研究了根据接收到的信号的包络与判别门限电平的比较进行传感器编码识别的方法，利用返回信号的概率密度分布情况求解了最佳的判别门限电平。 6、基于无源无线声表面波压力和温度传感器的智能轮胎研究设计了应用于智能轮胎的无源无线声表面波压力和温度传感器，研究了该传感器同时进行轮胎压力和温度测量的方法，提出了提高测量精度的方法。建立了基于无源无线声表面波传感器的智能轮胎模型，分析了它的工作过程及原理。根据轮胎的压力、温度和车辆的速度之间的关系，建立了一个模糊逻辑控制器，利用该模糊逻辑控制器进行了智能轮胎的仿真研究。
作者：	张向文
专业：	控制理论与控制工程
导师：	王飞跃
授予学位：	博士
授予学位单位：	中国科学院自动化研究所
学位年度：	2005
正文语种：	中文