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摩托車用霍爾效應轉速傳感器的研究與開發(fā)

傳統(tǒng)的摩托車曲軸轉速傳感器一般使用磁電式傳感器。磁電式轉速傳感器結構簡單、成本低,但存在下述缺點:一是其輸出信號的幅值隨轉速的變化而變化。若車速過慢,其輸出信號低于1V,電控單元就無法檢測。若車速過快,其輸出信號電壓值過高,會出現(xiàn)次脈沖,檢測結果與真實轉速不符;二是抗電磁波干擾能力差。霍爾效應式轉速傳感器則能克服上述的缺點。

摩托車發(fā)動機工作環(huán)境較為惡劣,震動大,油污多,而霍爾傳感器具有無觸點、長壽命、高可靠性、無火花、無自激振蕩、溫度性能好、抗污染能力強、構造簡單、堅固、體積小、耐沖擊等諸多優(yōu)點,這些特點決定了摩托車上使用霍爾效應式傳感器是個很好的選擇。對霍爾轉速傳感器磁路的設計進行了研究,確定了適合于摩托車具體應用環(huán)境的信號發(fā)生方案,選擇了合適的霍爾芯片,通過對磁性材料的分析比較確定了性價比高的材料;用有限元分析軟件FEMM對磁路進行模擬,從原理上論證了方案的可行性。

嵌入可動電極的微慣性傳感器的設計

MEMS電容式微慣性傳感器因其具有尺寸小、靈敏度高、穩(wěn)定性好、溫度漂移小、功耗低、很好的工作在力平衡模式下等等優(yōu)點，在軍事、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學、消費電子、慣性導航等領域得到廣泛的應用。 本首先分析了電容式微慣性傳感器的測量控制原理和系統(tǒng)動態(tài)模型，并在此基礎上通過三個方面設計出新型嵌入橫向可動電極的微慣性傳感器，分別是：支撐梁結構、微執(zhí)行器結構和檢測電容結構。通過分別對以上三方面不同結構模型的分析對比，在傳感器設計中選用U形梁結構作為傳感器的支撐梁，電磁執(zhí)行器作為驅動力，梳柵結構作為檢測電容結構。

其中為了克服深反應離子刻蝕關于深寬比不能做大的限制和降低噪聲，詳細介紹了電磁驅動增大傳感器初始檢測電容的工作原理，通過嵌入可動電極和電磁驅動作用減小電容間隙，結果表明，電磁驅動使得傳感器的電容間隙減小4μm，初始檢測電容由1.28pf增大到6.4pf。 根據以上理論分析和參數設計，給出了新型電容式微慣性傳感器的整體結構模型，并利用有限元軟件Ansys進行。結果表明所設計的傳感器在非敏感方向上梁的剛度較大，軸向交叉效應得到了有效抑制；傳感器的靜態(tài)位移靈敏度為0.659μm/g，施加電磁驅動前后的電容靈敏度分別為0.15pf/g和0.192pf/g，增大為原來的1.28倍；同時應力分析結果表明，傳感器能夠抵擋1000g的加速度信號的沖擊而不被損壞。之后利用電磁分析軟件ANSOFT-Maxwell分析了邊緣效應對傳感器性能的影響，表明小尺寸的傳感器電容的邊緣效應不可忽略。

基于IC的數字化低電平射頻前端設計

介紹了基于IC的上海光源儲存環(huán)新一代集成數字化低電平控制器的射頻前端設計、制造和性能測試。用L-C濾波電路在保證性能的基礎上顯著減小了系統(tǒng)的體積;用有源混頻器使本振需求僅為-10dBm,減小了系統(tǒng)對本振信號放大器的需求。前端通道的線性度范圍達到30dB;采用可變放大器有利于通道內的電平匹配;RMS幅度誤差在±0.15%以內,RMS相位誤差在±0.2°以內;各個通道間的耦合干擾小于-70dB。

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