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碰撞試驗中傳感器安裝方式對數(shù)據(jù)的影響

2018-02-27 13:32:08·  
　
近年來，隨著汽車保有量的劇增，發(fā)生交通事故的幾率也在加大，因此汽車安全成為社會關(guān)注的焦點。碰撞試驗是汽車被動安全領(lǐng)域中，對車輛安全性能進行驗證的重要途徑。試驗的主要內(nèi)容有：在待驗證車輛上安置數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包含試驗假人、車身傳感器和圖像采集儀等，通過對這些數(shù)據(jù)的提取分析，來評價在碰撞發(fā)生的過程中，車輛
近年來，隨著汽車保有量的劇增，發(fā)生交通事故的幾率也在加大，因此汽車安全成為社會關(guān)注的焦點。碰撞試驗是汽車被動安全領(lǐng)域中，對車輛安全性能進行驗證的重要途徑。試驗的主要內(nèi)容有：在待驗證車輛上安置數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包含試驗假人、車身傳感器和圖像采集儀等，通過對這些數(shù)據(jù)的提取分析，來評價在碰撞發(fā)生的過程中，車輛自身狀態(tài)對乘員的保護性能。其中，車身傳感器（這里主要指加速度傳感器）的信息能夠顯示碰撞過程中的加速度變化，從而反映出車輛在發(fā)生碰撞時對沖擊能量的吸收情況，測算出以車身形變化解沖擊對乘員造成傷害的能力。
 
傳感器安裝方式的區(qū)別
圖1 三種安裝傳感器方式滿
 
正確的安裝傳感器，對如實反映碰撞波形、提取精準信息至關(guān)重要。通常情況下，傳感器的安裝分為雙面膠黏貼、膠水粘貼和焊接安裝板后用螺栓連接等三種方式（見圖1）。由于這三種安裝方式在不同的被測車輛以及不同的安裝位置的可操作性存在區(qū)別，故本文通過一系列試驗對上述三種安裝方式是否會對采集的數(shù)據(jù)造成影響進行研究和分析。
在傳感器已被安裝在基座上的相同前提下，實際操作的區(qū)別如下：

雙面膠安裝需先準備好大小適中的專用雙面膠，先將雙面膠黏貼在特定安裝位置，后撕掉基層，連同傳感器的底座按一定方向要求黏貼在雙面膠上，完成安裝；
 
膠水連接需將預定安裝位置的車身面漆挫掉以增加粗糙度，在傳感器基座涂抹膠水后，按一定方向黏貼在設(shè)定好的位置上；
 
焊接安裝板后的螺栓連接需在預定位置焊裝一塊平整的小鐵板，鐵板上預先攻好螺紋孔，之后將帶有傳感器的安裝基座用螺栓連接固定在小鐵板上。
 
三種方式，雙面膠安裝一個傳感器基座耗時約30 s，但由于厚度問題，會出現(xiàn)碰撞導致傳感器基座脫落的情況；膠水安裝方式耗時約50 s，且連接牢固程度較好；焊接安裝板后螺栓連接方式約耗時10 min，耗時過長，但當要求安裝位置不是水平或豎直平面情況下，可以在焊接底板時進行平面處理獲得水平或豎直面，之后再安裝傳感器，從而獲得滿足要求的安裝。
 
不同安裝方式采集數(shù)據(jù)的差異

在同一類型碰撞試驗中，在特定位置B柱下方以上述三種方式安裝同一類型傳感器（進標定后，認為三個傳感器自身性能無差異），并選用車身自帶的側(cè)面碰撞傳感器（裝置位置與該三個傳感器位置接近）作為標準信號曲線，試驗后提取數(shù)據(jù)對比。
圖2 三種安裝方式得到的信號與標準信號比較
 
三種安裝方式獲得的信號曲線，在總體趨勢上與標準曲線基本一致（見圖2）。但在特殊位置、波峰和波谷及臨近轉(zhuǎn)折位置上會出現(xiàn)一定程度上的差別。綠色曲線（雙面膠連接）與標準藍色曲線在整個采樣時間上不重合面積最小，即偏差最小，約1.2 g；棕色曲線（膠水連接）偏差稍小，最大約1.3 g，且與藍色曲線的走勢最為一致，紅色曲線（焊接連接）偏差最大，尤其在峰值時刻的差異較大，最大時刻差異達2.5 g，且在轉(zhuǎn)折時刻容易反應(yīng)過激。焊接連接的傳感器直接反應(yīng)的是所焊裝的底板的加速度信號，而由于底板強度較車身大，且整體面積較大，所以導致信號強烈。
 
綜合上述數(shù)據(jù)進行分析得出，焊接安裝板后螺栓連接的傳感器信號的響應(yīng)敏感，且易響應(yīng)過激；雙面膠連接和膠水連接情況下傳感器信號響應(yīng)及時，且雙面膠安裝方式下的信號響應(yīng)穩(wěn)定性稍強。
 
結(jié)論
在碰撞試驗中，常用的三種傳感器安裝方式，在安裝便捷性及采集的數(shù)據(jù)上面存在一定的差異，針對不同試驗階段及目的，可以有選擇性地選用適當?shù)陌惭b方式，從而提高試驗效率。若要保證在試驗中獲得數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，則推薦使用膠水粘貼方式安裝傳感器。
 
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