用于汽车定位的压电超声传感器设计与研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1. 目的及意义(含国内外的研究现状分析):

目的及意义:

超声波是一种机械波,它的振动频率高于声波且方向性好可以定向传播,压电超声传感器是压电晶片因压电效应产生超声波的特性研制而成的传感器[1]。其本研究使用压电晶片在电压的激励下发生振动而产生超声波。

高级辅助驾驶系统需要利用各种传感器收集汽车在行驶时的周遭环境信息包括障碍物位置、道路标志、移动物体的动态数据等等,进而结合计算机的计算分析,让驾驶员获知更多有用的信息,提前预知潜在的危险,增加驾驶的舒适和安全[2]。而这其中最主要便是这些传感器,像雷达传感器、视频传感器、超声传感器等等[3]。雷达传感器可以测量车辆之间的距离以及车辆的行驶速度;视频传感器可以通过获取图像信息监测道路标志、交通灯信号等情况;超声传感器不需要高的探测范围可用于低速情况。

近年来,随着MEMS声学传感器技术的飞快进步,压电超声传感器的应用也日益广泛,特别在汽车的辅助驾驶方面它的功效相当显著,比如超声波停车辅助可帮助车辆在低速停车时检测周围物体、采用超声传感器检测道路障碍物、车辆的流量及车速等等[4]。其利用压电晶片组成的传感器探头可以发射超声波也可以接收超声波。当压电陶瓷受到电压激励时,就会随着交变电流的频率产生机械变形;相反,当有超声波传到压电晶片上就会产生电信号[5]。压电晶片的直径、厚度决定了传感器的灵敏度、工作频率和波长。一般来说,波长越长,频率越小,检测距离越大[6]

国内外的研究现状分析:

刘嘉等[7]利用KLM等效电路模型设计了一种中心频率为478MHZ的超声传感器,采用溶胶-凝胶法的硅衬底上制备了厚度为4um的锆钛酸铅(PZT)厚膜压电材料,对压电材料的晶体结构、表面剖面形貌、压电性进行了测试,其材料均匀致密,具有较好的压电性。

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