嵌入式容栅扭矩%2f转速传感技术的研究

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1、原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位

2、论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文嵌入式容栅扭矩/转速传感技术研究摘要扭矩、转速是评估机动车辆传动系统性能的重要指标，实时准确的测量转轴的扭矩、转速信号，在军用和民用领域都有广泛的需求。针对目前国内外扭矩、转速测试方法中存在的测试仪器不易安装、理论依据不足等问题，本文提出了嵌入式容栅传感技术的理论思想及测试方法，并进行了全面的研究。本文采用理论计算、数学建模、软件仿真、模拟试验相结合的方法，对容栅扭矩、转速传感技术的基本原理、测试方案和误差进行了研究，通过模拟试验验证了

3、所研究内容的正确性。本文所研究的嵌入式容栅扭矩、转速传感技术可作为一种新型传感技术用于转轴动态参数的测量。论文对以下内容进行了具体研究：首先，在大量检索国内外扭矩、转速测试方法相关文献的基础上，总结了该领域内存在的一些问题，了解到大部分测试仪器体积比较大、不易安装、测量结果缺乏理论依据，进而提出了嵌入式容栅传感技术的研究方法。其次，设计了差动容栅传感器的结构，提高信号的分辨率和信噪比；设计了嵌入式的容栅安装结构，解决一般传感器体积大，测试时不易安装的问题。利用数值计算方法中的有限元法建立了容栅传感器的数学模型，基于变分原理抽象电场的实际情况，采用直线内插法剖

4、分求解区域，最终求得真实解，为传感器提供了理论依据。利用Ansoft软件对容栅传感器进行电场分析，进一步验证容栅传感器的可行性。再次，分析了传统的传感器优化设计方法，了解到一些半定量、简化的优化方法并不能解决实际中的问题，本文利用最优化算法中的模式搜索法、复合形法，借助Matlab优化工具箱对传感器进行优化设计，得到很好的效果，缩短了传感器开发周期，减轻了工作量。最后，设计了扭矩、转速测试电路，包括脉冲调宽电路、滤波电路、存储电路等；搭建了模拟试验台，模拟实际应用环境，并进行了模拟实验；采用提升小波算法对实验数据进行了降噪处理。通过理论分析和模拟实验，证明了

5、容栅传感器结构合理，能够应用到实际工程中。关键词：容栅传感器，数学模型，优化设计，扭矩/转速中北大学学位论文ResearchonEmbeddedCapacitanceTorque/RotatingSpeedSensingTechnologyAbstractTorque/rotatingspeedareimportantindexesofevaluatingdynamicvehicletransmissionsystemperformance.Measuringthetorque/rotatingspeedofdriveshaftintherealtimeco

6、rrectlyisdemandedwidelyinmilitaryandcivilianareas.Directingatsomeproblemssuchasinstallationdifficultyandlackingoftheoreticalguidancerecentlyindomesticandoverseastorque/rotatingspeedmeasurementmethods,capacitancesensingtechnologytestingmethodwasproposedanddiscussedcomprehensivelyint

7、hispaper.Themethodwhichisacombinationoftheoreticalcalculation,mathematicalmodeling,softwaresimulationandsimulatedtestcalibrationwasusedinthispapertodiscussthebasicprinciple,testschemeanderrorsourcesofthecapacitancesensingtechnology.Andsomeinnovativeviewpointwasproposedthen.Thefollo

8、wingpaperisthestudiesconte