CN105241606A - 一种选换挡力传感器标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选换挡力传感器标定方法，包括如下步骤：1）在换挡头上刻划标示线；2）将选换挡力传感器安装到标定台架上；3）对应变桥施加电压；4）往标定台架的砝码盘逐次添加砝码；5）转动选换挡力传感器，从而对换档头内的每个监测通道施加压力，重复步骤3）、4）；6）建立标定模型，解算得到标定系数；7）重复步骤3）—6），验证标定结果的准确度和重复性。本发明能够快速、准确地对选换挡力传感器进行标定。

Description

一种选换挡力传感器标定方法

技术领域

本发明涉及传感器标定技术领域，尤其涉及一种选换挡力传感器标定方法。

背景技术

换挡机构是车辆中的一个非常重要的人机交互机构，换挡过程中换挡力的控制是变速器的关键技术之一。基于换挡性能评价系统的换挡力试验，主要通过换挡手柄处换挡力的测量，分别在动态和静态两种模式下测试，为整车换挡性能提供一个客观试验支撑。换挡力的大小直接影响变速器的换挡品质，良好的换挡性能将给客户带去强烈的驾驶愉悦感，将换挡力控制在合理的区间是提高变速器换挡性能的重要途径之一。那么，精确地监测变速器的实时换挡力就显得非常重要。目前专用于选换挡力测量装置比较缺乏，并且实际使用中安装很不方便，测试误差比较大，使得对变速器选换挡力的精确测量还存在一定难度；并且现有的测量装置其测试量程比较小，无法满足一些剧烈的换挡工况的测试需求。

为此，申请人发明了一种选换挡力传感器，其包括底面为平面且整体呈半球形的换挡头，在换挡头的底面设有一凹槽，在该凹槽内设有一应变监测头，所述应变监测头的顶部通过一从换档头顶部穿过的连接螺栓与换挡头相连，在应变检测头的侧壁上设有4个应变片，4个应变片两两相对设置形成两组应变监测通道，以对选挡力和换挡力进行测量；在应变监测头的下方设有法兰盘相连，该法兰盘套通过连接螺栓与换档头相连；在法兰连接盘上设有一铝合金套管，所述铝合金套管与法兰连接盘同轴设置，并通过连接螺栓与铝合金套管固定连接；该铝合金套管的下端的外侧为正方形结构。

但如何对这种选换挡力传感器进行标定，已成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决怎样对选换挡力传感器进行标定的问题，提供一种选换挡力传感器标定方法，能够快速、准确地对选换挡力传感器进行标定。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种选换挡力传感器标定方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)在选换挡力传感器的换挡头上对应各应变片的位置刻划标示线，该标示线从换挡头的顶部向下延伸，通过标示线标定出应变片的位置；

2)将选换挡力传感器安装到标定台架上，然后将选换挡力传感器相连的两应变片分别与一标准电阻相连形成完整的应变桥，应变桥的输出电压经信号调理系统后与数据采集系统相连；

3)对应变桥施加电压，测量初始状态下，选换挡力传感器在砝码盘重力G₀的作用下输出的电压信号U₀；

4)往标定台架的砝码盘逐次添加砝码，直至加载至500N为止；然后逐次卸载砝码，直至将砝码全部卸载；每添加一次砝码和卸载一次砝码后均记录一次对应的电压信号；

5)转动选换挡力传感器，从而对换档头内的每个监测通道施加压力，重复步骤3)、4)；

6)建立标定模型，解算得到标定系数：

设加载和卸载均为n个等级，每个等级加载或卸载砝码重力为G_i，其中，加载过程输出电压为U_ui，卸载过程输出电压为U_di，i＝1、2、......、n，因此：

选档力标定过程中，加载过程砝码重力G和待标定扭矩传感器的输出电压U之间的模型为：

G₀+G＝a_xU+b_x(1)

式中：a_x、b_x为选档力加载过程的标定系数，G₀为砝码托盘重力，将G_i和U_ui代入(1)式，采用最小二乘法计算出a_x、b_x；

卸载过程砝码重力G和待标定扭矩传感器的输出电压U之间的模型为：

G₀+G＝a'_xU+b'_x(2)

式中：a'_x、b'_x为选档力卸载过程的标定系数，将G_i和U_di代入(2)式，采用最小二乘法计算出a'_x、b'_x；

最后，根据加载和卸载过程得到标定系数a_x、b_x、a'_x、b'_x后，求均值得到选档力标定系数：

$k_x=\frac{a_x+a_x^{\′}}{2},B_x=\frac{b_x+b_x^{\′}}{2};$

同理，得到换档力标定系数：

$k_h=\frac{a_h+a_h^{\′}}{2},B_h=\frac{b_h+b_h^{\′}}{2};$

7)重复步骤3)—6)，验证标定结果的准确度和重复性。

进一步地，根据加载/卸载砝码的值及对应的电压信号，拟合对应的加载力—电压信号关系曲线。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：能够快速、准确地对选换挡力传感器进行标定，从而确保选换挡力传感器测量的准确性。

附图说明

图1为选换挡力传感器标定台架的主视图。

图2为选换挡力传感器标定台架的侧视图。

图3为应变桥的电路原理图。

图4为换档力拟合曲线图。

图5为选档力拟合曲线图。

图中：1—固定座，2—砝码盘，3—定位管，4—砝码盘定位座，5—导向柱，6—选换挡力传感器。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1、图2，一种选换挡力传感器标定方法，该标定过程中需采用专用的选换挡力传感器6标定台架，该标定台架包括选换挡力传感器固定座1和砝码盘2，所述固定座1具有一竖直设置的固定面，在该固定面上设有一传感器穿装接盘，所述穿装接盘上具有一水平设置的定位管3，所述定位管3的内孔呈正方形，并与选换挡力传感器6的铝合金套管的正方形下端相对应。标定时，将选换挡力传感器6的铝合金套管下端的方形外壁部分插入该定位管3内，且铝合金套管的轴心线位于水平方向。在定位管3的上方水平设有一砝码盘定位座4，所述砝码盘定位座4与固定座1固定连接，该砝码盘定位座4具有一竖直设置的导向孔。在砝码盘2的底部竖直设有导向柱5，该导向柱5的下端从砝码盘定位座4的导向孔穿过，并能够压在换挡头上；当往砝码盘2内添加砝码时，砝码的重力能够通过导向柱5作用在换挡头上。

具体标定过程，包括如下步骤：

1)在选换挡力传感器的换挡头上对应各应变片的位置刻划标示线，该标示线从换挡头的顶部向下延伸，通过标示线标定出应变片的位置；

2)参见图3，将选换挡力传感器安装到标定台架上，并使导向柱压在选换挡力传感器的换挡头上，然后将选换挡力传感器相连的两应变片分别与一标准电阻相连形成完整的应变桥，应变桥的输出电压经信号调理系统后与数据采集系统相连；

3)对应变桥施加电压，测量初始状态下，选换挡力传感器在砝码盘(及导向柱)的重力G₀的作用下输出的电压信号U₀；

4)往标定台架的砝码盘逐次添加砝码，直至加载至500N为止；然后逐次卸载砝码，直至将砝码全部卸载；每添加一次砝码和卸载一次砝码后均记录一次对应的电压信号；

5)转动选换挡力传感器，从而对换档头内的每个监测通道施加压力，重复步骤3)、4)；

6)建立标定模型，解算得到标定系数：

设加载和卸载均为n个等级，每个等级加载或卸载砝码重力为G_i，其中，加载过程输出电压为U_ui，卸载过程输出电压为U_di，i＝1、2、......、n，因此：

选档力标定过程中，加载过程砝码重力G和待标定扭矩传感器的输出电压U之间的模型为：

G₀+G＝a_xU+b_x(1)

式中：a_x、b_x为选档力加载过程的标定系数，G₀为砝码托盘重力，将G_i和U_ui代入(1)式，采用最小二乘法计算出a_x、b_x；

卸载过程砝码重力G和待标定扭矩传感器的输出电压U之间的模型为：

G₀+G＝a'_xU+b'_x(2)

式中：a'_x、b'_x为选档力卸载过程的标定系数，将G_i和U_di代入(2)式，采用最小二乘法计算出a'_x、b'_x；

最后，根据加载和卸载过程得到标定系数a_x、b_x、a'_x、b'_x后，求均值得到选档力标定系数：

$k_x=\frac{a_x+a_x^{\′}}{2},B_x=\frac{b_x+b_x^{\′}}{2};$

同理，得到换档力标定系数：

$k_h=\frac{a_h+a_h^{\′}}{2},B_h=\frac{b_h+b_h^{\′}}{2};$

7)重复步骤3)—6)，验证标定结果的准确度和重复性。

最后，根据加载/卸载砝码的值及对应的电压信号，拟合对应的加载力—电压信号关系曲线。

作为一种实施方式，每次加载和卸载的砝码重力为50N，从而使加载和卸载等级均为10个；在标定过程中，具体的标定的部分数据见表1、2，数据拟合结果如图4、图5所示。

表1(换挡力标定系数标定过程)：

表2(选挡力标定系数标定过程)：

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种选换挡力传感器标定方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)在选换挡力传感器的换挡头上对应各应变片的位置刻划标示线，该标示线从换挡头的顶部向下延伸，通过标示线标定出应变片的位置；

2)将选换挡力传感器安装到标定台架上，然后将选换挡力传感器相连的两应变片分别与一标准电阻相连形成完整的应变桥，应变桥的输出电压经信号调理系统后与数据采集系统相连；

3)对应变桥施加电压，测量初始状态下，选换挡力传感器在砝码盘重力G₀的作用下输出的电压信号U₀；

4)往标定台架的砝码盘逐次添加砝码，直至加载至500N为止；然后逐次卸载砝码，直至将砝码全部卸载；每添加一次砝码和卸载一次砝码后均记录一次对应的电压信号；

5)转动选换挡力传感器，从而对换档头内的每个监测通道施加压力，重复步骤3)、4)；

6)建立标定模型，解算得到标定系数：

设加载和卸载均为n个等级，每个等级加载或卸载砝码重力为G_i，其中，加载过程输出电压为U_ui，卸载过程输出电压为U_di，i＝1、2、......、n，因此：

选档力标定过程中，加载过程砝码重力G和待标定扭矩传感器的输出电压U之间的模型为：

G₀+G＝a_xU+b_x(1)

式中：a_x、b_x为选档力加载过程的标定系数，G₀为砝码托盘重力，将G_i和U_ui代入(1)式，采用最小二乘法计算出a_x、b_x；

卸载过程砝码重力G和待标定扭矩传感器的输出电压U之间的模型为：

G₀+G＝a'_xU+b'_x(2)

式中：a'_x、b'_x为选档力卸载过程的标定系数，将G_i和U_di代入(2)式，采用最小二乘法计算出a'_x、b'_x；

最后，根据加载和卸载过程得到标定系数a_x、b_x、a'_x、b'_x后，求均值得到选档力标定系数：

$k_x=\frac{a_x+a_x^{\′}}{2},B_x=\frac{b_x+b_x^{\′}}{2};$

同理，得到换档力标定系数：

$k_h=\frac{a_h+a_h^{\′}}{2},B_h=\frac{b_h+b_h^{\′}}{2};$

7)重复步骤3)—6)，验证标定结果的准确度和重复性。

2.根据权利要求1所述的一种选换挡力传感器标定方法，其特征在于：根据加载/卸载砝码的值及对应的电压信号，拟合对应的加载力—电压信号关系曲线。