專利名稱：通過無線電鏈路獲取動態(tài)物理過程數(shù)據(jù)的方法和設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的方法和權(quán)利要求14前序部分所述的設備。該設備的發(fā)射機天線和接收機天線可以是同一個器件。
背景技術(shù)：
一般來說，本發(fā)明涉及對傳感器進行無線讀取，以獲取也稱之為測量值的動態(tài)物理過程數(shù)據(jù)。具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種方法和設備，其中包括隨時間變化的電阻抗的傳感器以及分配給該傳感器的轉(zhuǎn)發(fā)器天線都不具有自己的電源(例如呈與電源供應網(wǎng)連接的電線或者電池形式)以產(chǎn)生對所要求獲取的數(shù)據(jù)進行編碼的傳感器波。
這種無源無線電傳感器設備可用于各種技術(shù)環(huán)境中，尤其是用在旋轉(zhuǎn)或者移動部件上。但是本發(fā)明特別感興趣的應用領域是在車輛移動的同時，在車輛輪胎與路面接觸的過程中對輪胎元件的應變進行測量。從所測量出的應變曲線中，可以估算出輪胎和路面之間的摩擦系數(shù)。這涉及對輪胎與道路附著力的監(jiān)測，以避免車輛在沿著曲線行駛、減速或者加速時出現(xiàn)爆胎。尤其是，監(jiān)測摩擦系數(shù)所關(guān)心的是考慮道路上水或者冰帶來的危險，以便向車輛的駕駛者發(fā)出警告，或者直接控制轉(zhuǎn)向元件，或者參與車輛的駕駛或剎車。
在DE 198 07 004 A1中披露了根據(jù)權(quán)利要求1和14的前序部分所述的方法和設備，該文獻也涉及在車輛運動期間在輪胎元件與路面接觸過程中測量其應變的具體問題。為了將傳感器波與激勵波相分開，采用激勵波和傳感器波之間的時域劃分。遠程轉(zhuǎn)發(fā)器單元(也稱作無線傳感器)包括傳感器、轉(zhuǎn)發(fā)器天線以及能量存儲裝置，該能量存儲裝置存儲出自于激勵波的能量直到該激勵波和所有的環(huán)境回波逐漸消失。然后通過利用所存儲的能量產(chǎn)生傳感器波。該傳感器波對所要監(jiān)測的測量值信息進行編碼。對于能量存儲來說，可使用公知的表面聲波器件，該器件對施加在其上的信號給出一個或者幾個時間延遲的信號回波。利用這些延遲信號，可完成激勵波和傳感器波之間的時域劃分。其中一個時間延遲信號由對測量值敏感的傳感器阻抗所控制。轉(zhuǎn)發(fā)器天線的瞬時反射系數(shù)沒有被傳感器所改變，但是一個或多個延遲的再發(fā)射信號的振幅和相位發(fā)生了改變。為了確保時域劃分，激勵波必須是時間長度小于存儲時間的脈沖信號，或者是所謂的改變作為時間函數(shù)的頻率的FMCW信號(頻率調(diào)制連續(xù)波)，從而傳感器波的頻率不同于實際的激勵波。不能使用含有一個單頻連續(xù)波(CW)信號，因為這會破壞時域劃分。為了支持激勵波和傳感器波之間的時域劃分，必須在接收機單元中進行非?？焖俚牟蓸?，這要比解決測量值動力學所必須進行的采樣快許多。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于，提供一種更簡單的方法和設備，其中可以省略能量存儲裝置，并可以使用具有一個單一頻率的連續(xù)波(CW)激勵波。
這一目的是通過如權(quán)利要求1中所述的方法和如權(quán)利要求14中所述的設備來實現(xiàn)的。該方法和設備的優(yōu)選實施例由從屬權(quán)利要求2-13以及15-19提供。
在本發(fā)明中，為分析測量值的動態(tài)特性所唯一需要的采樣速率是足夠的。另一方面，本發(fā)明限于如下測量任務，其中測量值具有隨時間而變化的足夠高的動態(tài)變量，以在激勵波和傳感器波(以下稱之為讀出信號和傳感器信號)之間產(chǎn)生足夠高的頻移。
在本發(fā)明中，傳感器的隨時間變化的電阻抗與轉(zhuǎn)發(fā)器天線直接連接，或者甚至就是該天線自身的一個組成部件。通過獲取數(shù)據(jù)而被監(jiān)測的物理過程(例如由于撓曲或偏轉(zhuǎn))影響傳感器元件，由此改變電阻值。因此，轉(zhuǎn)發(fā)器天線的反射性能，如反射信號的雷達截面和被反射信號的相位也會發(fā)生改變，同時作為要監(jiān)測的物理過程的特征。
轉(zhuǎn)發(fā)器天線如同鏡面散射回入射光一樣將電磁讀出信號散射回來，并且如同一個反射鏡一樣，本發(fā)明的轉(zhuǎn)發(fā)器單元可以是無源的。因為幾何條件，傳感器信號的振幅遠小于讀出信號的振幅，并遠小于許多其他的環(huán)境回波。為了將傳感器信號與讀出信號和所有的其他干擾信號相分開，要測量的物理值必須顯示出隨時間變化的特征變量，這便產(chǎn)生了傳感器信號的特征頻率偏移。在本發(fā)明中，直接從所要監(jiān)測的物理過程中抽取進行從讀出信號頻率范圍到傳感器頻率范圍的頻率偏移所必須的能量。
電磁讀出信號由轉(zhuǎn)發(fā)器天線接收，并進行部分的再發(fā)射。該再發(fā)射的信號是傳感器信號。該反射過程的振幅和相位由轉(zhuǎn)發(fā)器天線的反射特性所確定。傳感器信號被立即再發(fā)射。除了由轉(zhuǎn)發(fā)器天線的加載品質(zhì)因數(shù)所確定的轉(zhuǎn)發(fā)器的電磁共振之外，在該過程中不涉及任何其它的能量存儲。天線的加載品質(zhì)因數(shù)確定了在已經(jīng)由非常短的脈沖激勵天線之后由該天線發(fā)出的電磁信號的轉(zhuǎn)出。讀出信號在天線自身的諧振中的存儲要遠比利用表面聲波可能進行的存儲短得多。因此該存儲不足以在讀出信號和傳感器信號之間進行時間域劃分。因此，在接收單元中同時接收讀出信號和傳感器信號。
因為本發(fā)明不采用任何時域劃分，所以對于讀出信號的存儲能量來說，不需要表面波分量或者任何其他分量。本發(fā)明使用讀出信號和傳感器信號之間的頻率域劃分，因此這些信號是同時接收的。“同時”一詞忽略了讀出信號從發(fā)射器天線到轉(zhuǎn)發(fā)器天線的運行時間、在天線的電子諧振回路中的非常短的存儲時間、以及傳感器信號從轉(zhuǎn)發(fā)器天線到接收機天線的運行時間。但是，與讀出信號的持續(xù)時間相比，這些運行和存儲時間都是非常短的。實際上，人們甚至可以使用永久的CW信號作為讀出信號，在這種情況下，可以獲得永久的傳感器信號。
因為本發(fā)明采用頻域劃分，因此傳感器信號必須進行頻譜分析。這可以利用傅立葉分析或者其他高分辨頻譜分析方法來進行。利用該頻譜分析算法，由接收機天線所接收的信號可以分解為第一部分和第二部分，然后送入接收機的分析部分中，其中所述第一部分集中在包含讀出信號和所有靜態(tài)環(huán)境回波的讀出頻率處，第二部分具有其頻率偏離包含多普勒頻移分量和其他混合或者調(diào)制的頻譜分量的讀出信號的分量。嚴格地講，多普勒效應是加倍的，因為它出現(xiàn)在與讀出信號相關(guān)的接收機位置和與傳感器信號相關(guān)的發(fā)射和接收單元的位置中。但是，多普勒效應不是傳感器信號帶有此處所感興趣的信息的部分。在轉(zhuǎn)發(fā)器天線相對于發(fā)射機和接收機天線移動的情況下，因為來自反向散射信號必定會出現(xiàn)多普勒頻移，所以最好將測量信號向上調(diào)制成多普勒信號，對反向散射特性的每一次調(diào)制會導致該信號的進一步頻移。
如何實現(xiàn)傳感器信號的調(diào)制并不重要，無論是采用頻率調(diào)制、相位調(diào)制或者振幅調(diào)制，它們都會導致頻移，從而在該時域中使傳感器信號與讀出信號分開。
如果只是評估比普通多普勒頻移更進一步偏移的頻譜部分，可以通過轉(zhuǎn)變成時域而再次重構(gòu)所要監(jiān)測的物理過程的時間依賴性，該物理過程影響傳感器并且改變傳感器的電阻值。但是，對于許多問題，僅僅評估傳感器信號的基波和某些高次諧波之間的比例可能已經(jīng)足夠。
該新穎的測量裝置適合于在車輛移動的同時在車輛的輪胎元件與道路接觸過程中對其應變進行在線測量。利用應變曲線的知識，可以估計該輪胎與道路的摩擦系數(shù)。
為了實現(xiàn)對這種反向散射傳感器信號的調(diào)制，與轉(zhuǎn)發(fā)器天線連接或者可以作為一個組成部件結(jié)合到該轉(zhuǎn)發(fā)器天線中的至少一個部件的電性能隨時間的動態(tài)變化必須通過所要監(jiān)測的物理過程來進行。這一點可以通過使天線形狀變形因而調(diào)整或者調(diào)制其諧振頻率、或者利用可調(diào)電容、電感或電阻構(gòu)成轉(zhuǎn)發(fā)器天線所裝載的傳感器等方式來實現(xiàn)。傳感器元件還可以具有更復雜的結(jié)構(gòu)，它帶有一由一個或者多個被將監(jiān)測的過程改變的阻抗來確定其電特性的電路。但是這不是優(yōu)選的。關(guān)于利用由將監(jiān)測的過程改變的可變電容的傳感器形狀的可選方案的細節(jié)，可以參考DE 198 07 004 A1。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，轉(zhuǎn)發(fā)器天線自身還形成其阻抗受到機械彎曲或者應變影響的傳感器。即，采用特定類型的天線作為對天線形狀的應變或者機械彎曲敏感的轉(zhuǎn)發(fā)器天線。該應變可能會改變形成天線電性能的諧振回路的電容、電感、電阻部件或者它們的任意組合，并因此會改變其電性能，例如諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)、內(nèi)部損耗、散射截面和/或反射相位。本發(fā)明的該優(yōu)選實施例適用于顯示出應變或彎曲、導致應變或彎曲、或者可以轉(zhuǎn)變?yōu)閼兓驈澢娜魏挝锢磉^程。
讀出信號的優(yōu)選頻率范圍在UHF和VHF范圍，以減小天線的尺寸，但是本發(fā)明可以用于所有其他的頻率范圍。在較高頻率范圍內(nèi)，多普勒頻移可以朝著調(diào)制的頻譜分量移動，因此使得該分析復雜化。
本發(fā)明的設備包括具有電阻并與轉(zhuǎn)發(fā)器天線電路直接連接的傳感器，其電阻值是可變的，從而它可以隨著時間變化，或者由所要監(jiān)測的測量數(shù)值調(diào)制。結(jié)果是，轉(zhuǎn)發(fā)器天線的反向散射特性根據(jù)要監(jiān)測的測量值隨時間的變化而變化。如果轉(zhuǎn)發(fā)器天線接收到已經(jīng)由發(fā)射單元的發(fā)射機天線所發(fā)射出的讀出信號，該轉(zhuǎn)發(fā)器天線會根據(jù)其品質(zhì)因數(shù)而振蕩，并由此再發(fā)射/重發(fā)射出該讀出信號中的一部分。如果傳感器的電阻由要監(jiān)測的測量值同時發(fā)生變化或者被調(diào)制，則轉(zhuǎn)發(fā)器天線的反向散射信號部分也以相同的時間特性變化。該改變的反向散射信號分量稱之為傳感器信號或者傳感器波。連同讀出信號和一些環(huán)境雷達回波，該傳感器信號由接收機天線在讀出信號發(fā)射的同時進行接收，并在發(fā)射和接收單元的分析部分進行分析。
包括傳感器和轉(zhuǎn)發(fā)器天線的無線轉(zhuǎn)發(fā)器單元具有非常簡單的結(jié)構(gòu)。例如，傳感器和轉(zhuǎn)發(fā)器天線可以一起由一個導電線路部分制成，該導電線路部分彎曲成不同形狀，并因為彎曲而改變其至少一個電性能。通過使用這種導電線路部分在測量移動的同時監(jiān)測輪胎元件在與道路接觸過程中的應變，可以估計該輪胎與道路的摩擦系數(shù)。這種傳感器輪胎或者“智能輪胎”可以很容易和經(jīng)濟地批量制造。
如前所述，除了本發(fā)明不使用任何能量存儲裝置而工作的事實外，該傳感器元件的一些基本布置和一些可能的實施例可以參見DE198 07 004 A1。
以下的計算方法用于進一步解釋本發(fā)明。該計算方法對在車輛移動時輪胎元件與道路接觸過程中輪胎元件應變的在線監(jiān)測進行處理。利用該應變曲線的知識，可以估算該輪胎與道路的摩擦系數(shù)。
附圖的簡要說明

圖1顯示出在機動車輛車輪的輪胎處的測量布置；以及圖2顯示出在相應車輛正在進行直線運動期間，自由運行車輪的輪胎元件在與道路接觸過程中的應變。
具體實施例方式
以下的計算依據(jù)圖1所示的測量結(jié)構(gòu)，其中設備4設置用來在車輛8正在運動期間測量機動車輛8的輪胎10在與道路15的接觸過程中輪胎元件的應變。
輪胎10安裝在機動車輛8的車輪9上，并連同車輪9一起沿著旋轉(zhuǎn)箭頭14的方向圍繞著旋轉(zhuǎn)軸18旋轉(zhuǎn)。因此，機動車輛8沿著箭頭13的方向(X軸)向前運動。
設備4包括安裝在車輛上車輪9后面的發(fā)射和接收單元7、與該單元7相關(guān)連的頻率分析單元20、以及設置在輪胎內(nèi)利用無線電信號方式讀取的轉(zhuǎn)發(fā)器單元19構(gòu)成。發(fā)射和接收單元7包括用于發(fā)射電磁激勵波或者讀出信號的發(fā)射機天線5，以及用于接收電磁傳感波或者傳感器信號的接收天線6。發(fā)射機天線5和接收機天線6可以通過一個共用天線實現(xiàn)。頻率分析單元20控制發(fā)射讀出信號的發(fā)射機天線7，并分析接收機天線6接收的信號的頻率或者頻率組成。
傳感器信號被轉(zhuǎn)發(fā)器單元19的轉(zhuǎn)發(fā)器天線17反向散射，以作為對讀出信號的響應，并產(chǎn)生接收機天線7的輸出信號。通過傳感器16的時間依賴性相對于讀出信號對傳感器信號進行調(diào)制，該傳感器具有對測量值敏感的電阻抗，并且與轉(zhuǎn)發(fā)器天線17連接，并因此利用所要測量的過程的時間依賴性改變轉(zhuǎn)發(fā)器天線17的雷達截面積(或雷達反射率)。該傳感器16還可以是轉(zhuǎn)發(fā)器天線17的一個整體組成部分。
這里所感興趣的測量值是輪胎10的輪胎元件12的應變。因此，這里該傳感器布置在輪胎10內(nèi)。
可以假設機動車輛8沿著箭頭13的方向進行勻速線性運動。因為天線5和6設置在車輪9后面，所以包括傳感器元件16的輪胎元件12朝著這些天線運動，并且在經(jīng)過輪胎10與道路15的接觸區(qū)域期間產(chǎn)生多普勒頻移。
如果選擇將天線5、6布置在車輪9前面的話，則該胎面花紋元件12遠離天線5、6運動，因此改變多普勒頻移的振鳴。采用使天線5、6垂直位于接觸區(qū)域上方的布置方式，則多普勒頻移將變?yōu)?。然而，這里所述的測量方法無論如何均可以工作。在下面的計算中，只考慮沿著箭頭13的方向的那些運動；因此，天線可以被視為置于道路15的高度上。如果要考慮在道路15上方的高度，則這將不會改變有關(guān)基本考慮事項的任何事情，但是這些公式將變得更加復雜。
機動車輛8可以以速度V車運動；該輪胎10可以具有半徑r；這樣，根據(jù)下式推導出輪胎10的角速度 情況1在不考慮輪胎在接觸區(qū)域中的平坦度的情況下車輪進行旋轉(zhuǎn)運動x軸線可以與運動方向平行，并且y軸線可以是從旋轉(zhuǎn)軸線18到接觸區(qū)域的方向。如果機動車輛沿著向前方向筆直運動的話，則所考慮的胎面花紋元件12沿著x-y平面運動。假設安裝在機動車輛8上的天線5、6處于與道路15的表面相同的水平面上。S、sx、sy是所述位置和該位置的分量，并且v、vx、vy是速度和該傳感器元件16沿著x-y平面或相對于固定天線5、6的x、y方向的速度分量。如此選擇t，從而胎面花紋元件在t＝0時處于接觸區(qū)域的中央。S0是在天線5、6和接觸區(qū)域之間沿著x方向的距離，即S0是天線5、6和輪胎9的旋轉(zhuǎn)軸線18之間沿著x方向的距離。結(jié)果導致sx＝s0+r·sin(ω車輪t)sy＝r·cos(ω車輪t) 可以利用所讀出的信號f0和光速c來計算出所反射的傳感器信號的多普勒頻移頻率fdfd=f0·(1+2·vc)]]> 多普勒頻移的最大值出現(xiàn)在這兩個位置中，其中連接安裝在該機動車輛上的天線5、6和轉(zhuǎn)發(fā)器天線17的直線形成車輪的切線，即 實施例f0＝1GHz，v車＝100公里/小時。此時得出最大多普勒頻移fd-f0＝92.5Hz，如可以從警察速度測量中看出的那樣，這可以很容易通過CW-雷達測量出來。
在下面，將只考慮轉(zhuǎn)發(fā)器單元沿著x軸線的運動，以簡化計算。因此將上面的公式簡化為
sx＝s0+r·sin(ω車輪t) 情況2在考慮輪胎10在接觸區(qū)域中的平坦度情況下車輪進行旋轉(zhuǎn)運動在通過接觸區(qū)域期間，胎面花紋元件12不再進行旋轉(zhuǎn)運動而是進行線性運動。因為割線比圓弧短，所以輪胎10的應變導致在走合區(qū)域(running in area)和在慣性運動區(qū)域/脫離接觸區(qū)域(running-out area)中均出現(xiàn)凸起。如果從胎面花紋元件的相應運動中減去旋轉(zhuǎn)運動，則保留在圖2中所示并用x表示的運動。
用正弦曲線來近似表示用x表示的曲線，以便進一步簡化這些計算。
用A接觸來表示最大應變(在圖2中大約為0.45mm)；用L接觸來表示接觸區(qū)域的長度(在圖2中的2a和2b)；作為胎面花紋元件實際應變的近似的正弦曲線的總長度大約為2*L接觸；可以從以下機動車輛8以速度v車經(jīng)過長度2*L接觸的這個事實推導出經(jīng)過這些接觸區(qū)域的運動的相應的頻率f接觸和角頻率ω接觸 傳感器16沿著x方向相對于固定天線5、6的運動sx由下式給出 在胎面花紋元件12移動穿過圍繞著接觸區(qū)域的中心的區(qū)域±L接觸的任意時候，由于胎面花紋元件12的應變而產(chǎn)生出的特定運動(如圖2中所示并用x表示)被加入到胎面花紋元件12的旋轉(zhuǎn)運動中。由于以下事實給出該符號，即應變在接觸區(qū)域的第一部分(加速區(qū)域)中遠離天線5、6指向，然后在接觸區(qū)域的第二部分(減速部分)中朝著天線5、6指向。這意味著，胎面花紋元件的普通運動由于凸起而在走合區(qū)域中延遲了。在時刻t＝0處，胎面花紋元件12再次設置在接觸區(qū)域的中間中的距離s0處。
由下式得出速度vx 因此由下式得出多普勒效應fd=f0·(1+2vxc)]]> 因此，存在兩部分的多普勒頻移，輪胎元件的應變幅度由于因子π*A接觸/L接觸所以小于車輪的轉(zhuǎn)動的作用。
實施例L接觸＝8cm(參見圖2)并且A接觸＝0.45mm因此，該多普勒頻移增加大約1.8％，這非常難以檢測出來。
通過單獨對多普勒頻移進行處理，不能提取出任何描繪在經(jīng)過接觸區(qū)域的狀況的測量信號。雖然頻率ω接觸明顯高于車輪的轉(zhuǎn)動頻率ω車輪，但是幅度A接觸與車輪的半徑r相比明顯更小。
情況3在考慮調(diào)制反向散射過程的情況下輪子進行旋轉(zhuǎn)運動根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在將應變A接觸·sin(ω接觸·t)轉(zhuǎn)換成反向散射傳感器信號的頻率的調(diào)制。為此，在角頻率ω接觸下改變傳感器的頻率確定元件(例如轉(zhuǎn)發(fā)器天線17的一部分)的電參數(shù)或轉(zhuǎn)發(fā)器天線17的任何負載。這可以通過由于輪胎元件的應變而使天線形狀變形來實現(xiàn)，因此調(diào)諧了(或調(diào)制)它們的諧振頻率，或者通過使用應變儀例如可調(diào)電容、電感或電阻，以將傳感器16用作轉(zhuǎn)發(fā)器天線17的負載。因此，由轉(zhuǎn)發(fā)器天線17和傳感器16所提供的電路保持至少一個元素Z(t)，其電阻抗Z由于輪胎元件的應變而變化。因此，反向散射傳感器信號包含至少一個具有相同時間依賴性的分量如Z(t)。該分量的頻譜與Z(t)的頻譜成分相對應，并且因此與輪胎元件的應變的頻譜相對應。
如果在胎面花紋元件通過接觸區(qū)域期間負載Z(t)的電阻抗在斷開和短路之間變化，或者如果通過分數(shù)f0/Q來改變天線的諧振頻率的話，其中Q為轉(zhuǎn)發(fā)器天線17的品質(zhì)因數(shù)，則反向散射傳感器信號的相位改變±180°，這與“反射鏡”偏移±λ/2的距離相對應。這里，λ為傳感器信號的電磁波長λ＝c/f0。經(jīng)這樣調(diào)制的傳感器信號可以被當作通過頻率f接觸進行多普勒頻移的信號，但是其振幅A接觸為λ/2π
因此，通過利用輪胎胎面花紋元件的應變相對于多普勒頻移信號對反向散射的至少一個電參數(shù)進行調(diào)制而產(chǎn)生出的傳感器信號的頻移將在1/L接觸至1/λ的比值數(shù)量級中。因此，系數(shù)λ/(2·L接觸)給出在表示輪胎胎面花紋元件的應變的傳感器信號和多普勒頻移反向散射信號之間的關(guān)系。
典型實施例L接觸＝8cm(參見圖2)。采用國際ISM波段(ISM＝工業(yè)、科學和醫(yī)藥)，可以得到以下結(jié)果

表征輪胎胎面花紋元件的應變的傳感器信號和多普勒頻移反向散射信號之間的絕對距離保持相同，但是它們比值隨著頻率的增加而減小。
如果電阻抗Z(t)由于輪胎胎面花紋元件的應變而只是少量改變的話，相應的“反射鏡”偏移的量小于λ/2。在該情況下，反向散射信號可以被分解成由于該應變而根本沒有任何變化的第一部分和其相位改變±180°的第二部分。第二分量還具有相同的頻譜成分如Z(t)。因此，在該情況下，不是經(jīng)調(diào)制的反向散射信號的頻譜成分出現(xiàn)了變化，而是只有通過利用輪胎胎面花紋元件的應變來調(diào)制反向散射的至少一個電參數(shù)而產(chǎn)生的信號的振幅出現(xiàn)了變化。例如，如果反向散射信號由于電參數(shù)Z(t)的變化而使振幅或相位變化1％的話，則整個信號的調(diào)制部分將為反向散射信號的總量的1/100或-20dB。但是，調(diào)制頻移仍然為fLatsch＝ωLatsch/2π。
反向散射信號的總頻譜分量還是fd，并且 因此，得出與上面相同的公式。
但是，本發(fā)明的目的并不只局限于監(jiān)測通過在輪胎花紋元件的應變(在圖2中用x表示)的幫助下對反向散射的至少一個電參數(shù)進行調(diào)制而產(chǎn)生出的基本信號，而是可以用來監(jiān)測該信號的更高諧波。更高諧波對該基本信號的比率包含了與輪胎花紋元件12的應變的實際形狀相關(guān)的信息，這給出了該輪胎在道路上的摩擦系數(shù)的信息，還有與單個輪胎元件12在道路接觸期間的局部滑動過程相關(guān)的信息。該更高的諧波的頻移也高于基本的頻移。
上面的計算顯示出在UHF和VHF區(qū)域中高達6GHz的頻率非常適用于所述的用來監(jiān)測輪胎胎面花紋元件的應變的測量方法。
參考標號列表1-走合區(qū)域2-接觸區(qū)域2a-接觸區(qū)域，加速2b-接觸區(qū)域，制動3-慣性運動區(qū)域4-設備
5-發(fā)射機天線6-接收機天線7-發(fā)射和接收單元8-機動車輛9-車輪10-輪胎11-胎面花紋12-輪胎元件，它可以是胎面花紋部件13-箭頭14-轉(zhuǎn)動箭頭15-道路16-傳感器17-轉(zhuǎn)發(fā)器天線18-旋轉(zhuǎn)軸線19-轉(zhuǎn)發(fā)器單元20-頻率分析單元
權(quán)利要求
1.一種通過無線電鏈路獲取動態(tài)物理過程的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括以下步驟提供一傳感器，該傳感器具有與所要獲取的數(shù)據(jù)相關(guān)的電阻抗；通過電磁激勵波以轉(zhuǎn)發(fā)器天線的諧振頻率激勵一轉(zhuǎn)發(fā)器天線；并且接收由傳感器調(diào)制的反向散射電磁傳感器波并對它進行分析；其特征在于，還包括以下步驟將所述傳感器(16)直接與所述轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)相連，從而隨著所要獲取的數(shù)據(jù)的每一次變化，傳感器改變轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)的電阻抗；并且在通過激勵波激勵轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)的同時，接收由轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)反向散射的電磁波作為傳感器波。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)發(fā)器天線的電阻抗是隨著時間變化的或者是由所要獲取的數(shù)據(jù)調(diào)制的，從而改變或經(jīng)調(diào)制的阻抗改變轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)的反向散射性能，該轉(zhuǎn)發(fā)器天線通過所要獲取的數(shù)據(jù)調(diào)制具有相同時間特性的反向散射傳感器波。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述傳感器是一種無源傳感器。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，針對至少兩個頻率分量的振幅比來對所述傳感器波進行分析。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，針對頻率調(diào)制對所述傳感器波進行分析。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，針對振幅調(diào)制對所述傳感器波進行分析。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，在繞著旋轉(zhuǎn)軸線(18)轉(zhuǎn)動的一物體上設有包括所述傳感器(16)和所述轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)的無線電傳感器單元(19)，而用來發(fā)射激勵波并接收反向散射傳感器波的發(fā)射和接收單元(7)是固定的并不隨所述物體轉(zhuǎn)動。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所要獲取的數(shù)據(jù)是在車輛正在運動期間在它與道路(15)接觸過程中的輪胎(10)的輪胎元件的應變。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，其特征在于，所述傳感器(16)具有一電容、電感和/或電阻，其電數(shù)值隨著時間變化或者通過所要獲取的數(shù)據(jù)調(diào)制。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法，其特征在于，所述傳感器(16)作為一負載連接在轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)的底座上。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的方法，其特征在于，所述傳感器(16)成一體地結(jié)合進轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)的一諧振電路中。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)自身設置作為一傳感器元件(16)，其中由于機械彎曲而改變其反向散射性能。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項所述的方法，其特征在于，在100MHz-6GHz的頻率范圍內(nèi)發(fā)射所述激勵頻率。
14.一種用于通過無線電鏈路獲取動態(tài)物理過程的數(shù)據(jù)、尤其是用來實施如權(quán)利要求1-13中任一項所述的方法的設備，該設備包括一發(fā)射機天線，用來發(fā)射電磁激勵波；一轉(zhuǎn)發(fā)器天線，用來接收所述激勵波；一傳感器，它具有與所要獲取的數(shù)據(jù)相關(guān)的電阻抗；一接收機天線，用來接收經(jīng)過所述傳感器調(diào)制的反向散射電磁傳感器波；以及一分析單元，用來對所接收到的傳感器波進行分析；其特征在于，所述傳感器(16)與所述轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)直接相連，從而該傳感器隨著所要獲取的數(shù)據(jù)的每一次變化而改變轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)的電阻抗；并且所述接收機天線(7)在發(fā)射機天線(5)發(fā)射激勵波的同時接收由轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)反向散射并作為一傳感器波的電磁波。
15.如權(quán)利要求14所述的設備，其特征在于，所述傳感器的電阻抗的數(shù)值隨著時間變化或者由所要獲取的數(shù)據(jù)調(diào)制，從而改變或經(jīng)調(diào)制的阻抗改變轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)的反射性能，該轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)通過所要獲取的數(shù)據(jù)對具有相同時間特性的反向散射傳感器波進行調(diào)制。
15.如權(quán)利要求14或15所述的設備，其特征在于，所述傳感器(16)是一種無源傳感器。
16.如權(quán)利要求14-16中任一項所述的設備，其特征在于，所述傳感器(16)設在輪胎(10)的胎面花紋區(qū)域(11)中。
17.如權(quán)利要求14-16中任一項所述的設備，其特征在于，所述傳感器(16)設在輪胎(10)的走合區(qū)域中的一輪胎元件中。
18.如權(quán)利要求14-17中任一項所述的設備，其特征在于，所述傳感器(16)和所述轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)都形成作為彎曲成不同形狀的導線的一部分。
全文摘要
為了通過無線電鏈路來獲取動態(tài)物理過程的數(shù)據(jù)，通過具有一轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)的諧振頻率的電磁波激勵該轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)，并接收和分析由具有與所要獲取的數(shù)據(jù)相關(guān)的電阻抗的傳感器(16)調(diào)制的反向散射電磁波傳感器波。該傳感器(16)與轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)直接相連，從而該傳感器隨著所要獲取的數(shù)據(jù)的每一次變化改變而轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)的電阻抗。在轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)被激勵波激勵的同時，接收由轉(zhuǎn)發(fā)器天線(17)反向散射的電磁波并作為傳感器波。
文檔編號B60C23/06GK1486256SQ01821980
公開日2004年3月31日 申請日期2001年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月17日
發(fā)明者萊昂哈德·賴因德爾, 萊昂哈德 賴因德爾 申請人:萊昂哈德·賴因德爾, 萊昂哈德 賴因德爾