一種船用超聲液位傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

賀國　王豪　史日安

摘要：針對一種船用超聲液位傳感器數(shù)學(xué)建模和多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題，提出了一種基于等效電路和遺傳算法的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，將電力一聲類比的方法應(yīng)用到建模中，由此建立了傳感器的等效電路模型，并推導(dǎo)出傳感器頻率和輸出特性參數(shù)的相關(guān)方程，在等效電路模型的基礎(chǔ)上，以壓電陶瓷尺寸、保護(hù)膜厚度和工作間隙為設(shè)計(jì)變量，以輸出電壓的峰峰值和信號特征值為優(yōu)化目標(biāo)，建立了超聲液位傳感器的多目標(biāo)優(yōu)化模型，采用遺傳算法（GA）進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，并利用MATLAB和GA優(yōu)化工具箱進(jìn)行求解，實(shí)例分析表明，優(yōu)化后傳感器性能得到了顯著提高，數(shù)值計(jì)算結(jié)果和實(shí)測結(jié)果吻合良好，從而證明了等效電路模型的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：超聲液位傳感器；等效電路；遺傳算法；優(yōu)化設(shè)計(jì)