一种新型真空压力传感器的设计与试验研究

摘要

随着科学技术的快速发展，具有不同功能的传感器被广泛使用。在现代智能化汽车的控制系统中，传感器起着关键性的作用，没有传感器就没有现代汽车。然而在现有的制动系统中，由于传统发动机的进气歧管不足以提供有效制动力所需的真空度，并且不能根据工况需要实时调节真空度。因此，采用真空泵为制动助力器提供所需要的真空度。为此，设计一种新型真空压力传感器来满足真空压力检测的需要，并且配合真空泵提供制动所需要的真空度。
　　本文完成的主要研究如下:
　　(1)比较了市场上两种成熟传感器，分析其外形设计和了解其部分参数性能，在此基础上设计了现有真空压力传感器的结构，根据实际需求设计了新型传感器外形、内部结构、安装夹具等，完成了新型传感器的三维模型设计。
　　(2)根据真空压力传感器的测量精度要求，选择了传感器的测量芯片，定义了传感器的输出形式并建立了相应的模型;根据选择的MPXV6115V6U芯片特性设计了集成电路、调理电路、放大电路、滤波电路和A/D转换电路等信号处理电路。
　　(3)综合考虑选择采用VMQ材料作为传感器的外壳材料;测量膜片的变形量应满足在测量压力范围内成线性变换，基于此原理和传感器的工作环境以及测量特性要求，选择了不锈钢膜片作为此传感器的测量膜片，并详细地介绍了不锈钢隔离膜片的设计原理;分析了传感器早期失效机理和性能降低原因。
　　(4)为验证设计的新型传感器的性能，搭建了测试系统，进行了恒定温度环境下试件的真空密封性和开启性性能测试，并对测试数据与理论数据进行分析，其结果表明基本满足实际使用要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 压力传感器的研究现状

1．3 本文研究意义

1．4 本文研究主要内容

第2章 新型真空压力传感器结构设计

2．1 真空压力传感器工作原理与参数

2．1．1 真空压力传感器工作原理

2．1．2 真空压力传感器主要参数

2．2 汽车制动系统简介

2．3 真空压力传感器在汽车制动系统中的应用

2．4 新型真空压力传感器结构设计

2．4．1 现有真空压力传感器的结构参数分析

2．4．2 新型真空压力传感器的构形设计

2．4．3 新型真空压力传感器芯片安装夹具设计

2．4．4 新型真空压力传感器内部结构设计

2．5 本章小结

第3章 新型真空压力传感器电路与工艺设计

3．1 新型真空压力传感器芯片选择

3．1．1 真空压力传感器输出形式

3．1．2 真空压力传感器芯片选择

3．1．3 MPXV6115V6U芯片特性

3．2 MPXV6115V6U芯片信号处理电路设计

3．2．1 集成电路设计

3．2．2 信号处理电路设计

3．3 传感器的材料选择

3．4 压力敏感芯片封装设计

3．4．1 不锈钢隔离膜片的设计

3．4．2 芯片封装设计

3．5 传感器的加工与组装

3．6 传感器早期失效和性能降低原因分析

3．7 本章小结

第4章 新型真空压力传感器性能测试

4．1 测试平台

4．1．1 测试平台的搭建

4．1．2 测试设备的作用及参数

4．2 测试原理与测试方法

4．3 功能测试

4．3．1 功能测试系统工作原理

4．3．2 功能测试设备及样品测试

4．3．3 功能测试数据及分析

4．3．4 真空密封性能测试

4．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文