可用于多阈值碰撞传感器的多稳态机构研究

碰撞强度等级的准确感应是车辆安全系统实施有效保护手段的前提，而缺乏有效的碰撞感应机制是造成目前车辆交通事故伤亡的直接原因。为了提高车辆碰撞传感器的阈值感应精度和响应速度，本项目提出并建立了基于多稳态特性的多阈值碰撞传感器设计理论与方法，具体包括：(1) 建立了适用于新型碰撞传感器的多稳态机构设计方法，面向正碰、侧碰及追尾事故预警的应用要求，设计了考虑方向性要求的一系列新型多稳态柔性机构及其阈值控制方法，包括柔性级联式多稳态结构、双向磁-机耦合多稳态柔性机构、局部单元强化式双稳态柔性结构、磁-机耦合零刚度柔性机构、万向多稳态柔性机构和多胞式多稳态结构等；(2) 建立了一系列考虑磁场、非线性力场、接触可靠性及气膜阻尼影响的多阈值碰撞传感器静、动力学分析模型，包括单向多阈值型、双向多阈值型、万向多阈值型和抗电磁干扰纯机械式微传感器等，研究了阈值感应灵敏度与系统参数之间的内在关系，实现了多阈值碰撞传感器动态优化设计；(3) 基于多层微电铸工艺和微细加工方法，分别研制了相应的新型多阈值碰撞传感器，并借助3D打印技术实现器件的产品级封装，实验结果表明传感器能够在不同方向上准确感应多个阈值，验证了设计理论的正确性，为车辆多级安全系统的设计提供了有力的技术保障。相关成果包括：在重要期刊上发表论文13篇，SCI检索11篇，EI检索11篇，中科院一区论文4篇，包括 IEEE TIE(2篇，IF=6.5, TOP), IEEE/ASME TM(IF=3.65), Sens. Actuat. B (IF=3.84, TOP), 机构学与传感器领域权威期刊6篇：Mech. Mach. Theory, Review of Scientific Instrument，IEEE Sen.J.(IF=1.85), IEEE TIM(IF=1.7)等，国际会议论文4篇。申请国家发明专利20项，获授权国家发明专利9项，实用新型专利1项。获大连市青年科技之星、钱令希力学基金会青年教师奖、辽宁省自然科学学术论文一等奖1项，《仪器仪表学报》2014年度优秀论文奖1项，辽宁省自然科学学术论文二等奖1项，大连市自然科学优秀学术论文二等奖1项。