【摘 要】
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磁流体动力学（MHD）角振动传感器具有抗冲击、宽频带和大量程特性,极其适合于碰撞试验中的角振动测量,美国ATA公司已将其应用于汽车碰撞试验中,而国内尚未开展相应研究。本课题开展基于MHD角振动传感器的碰撞试验系统研究,以评估课题组自研的MHD角振动传感器在碰撞试验中能否敏感冲击角速度,为应用于汽车碰撞试验提供理论基础,论文主要研究内容如下:（1）针对国内外汽车碰撞试验规范中高加速度、高角加速度的指
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磁流体动力学（MHD）角振动传感器具有抗冲击、宽频带和大量程特性,极其适合于碰撞试验中的角振动测量,美国ATA公司已将其应用于汽车碰撞试验中,而国内尚未开展相应研究。本课题开展基于MHD角振动传感器的碰撞试验系统研究,以评估课题组自研的MHD角振动传感器在碰撞试验中能否敏感冲击角速度,为应用于汽车碰撞试验提供理论基础,论文主要研究内容如下:（1）针对国内外汽车碰撞试验规范中高加速度、高角加速度的指标要求,设计了基于MHD角振动传感器的摆锤式碰撞试验系统方案;为探究MHD角振动传感器在碰撞试验中的响应机理,针对摆锤与波形发生器的碰撞过程,建立了基于橡胶Mooney-Rivlin本构关系的动力学响应模型以及基于磁流体动力学的传感器敏感元件输出模型。（2）设计了碰撞试验装置的机械结构,针对碰撞试验过程的动力学响应及其变化规律,采用基于MATLAB的数值计算方法以及基于Hyper Mesh/LS-DYNA的有限元仿真方法进行分析,结果表明碰撞试验装置满足试验指标要求以及强度要求;利用Fluent软件对MHD角振动传感器敏感元件在碰撞试验中的输出特性进行了流场、磁场和电场耦合仿真分析,结果表明MHD角振动传感器能准确敏感冲击角速度。（3）开发了碰撞试验测量系统电路,设计了MHD角振动传感器模块、冲击加速度传感器模块和角编码器模块,实现了传感器微弱信号高精度调理;在硬件设计基础上,分别利用Keil和Lab VIEW软件编写了STM32和上位机程序,实现了对三路传感器输出信号的同步采集、解算和存储。（4）开发了系统试验平台,开展了三路传感器信号同步采集试验,验证了采集正确性;开展了不同初始冲击速度以及相同初始冲击速度不同冲击加速度的碰撞试验,试验结果表明产生的冲击响应加速度峰值高于118.7g,冲击角加速度高于2328.9rad/s~2,冲击角速度高于4.6rad/s,与理论计算结果基本一致,符合碰撞试验指标要求,该试验系统是可行的;MHD角振动传感器输出峰值与角速度测量基准呈线性变化,表明MHD角振动传感器可敏感碰撞试验中的冲击角速度。
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