專利名稱：基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車安全行駛監(jiān)測方法及其裝置，特別涉及一種基于輪胎阻抗的汽車輪 胎壓力監(jiān)測方法及其裝置。
(二)
背景技術(shù)：
在汽車行駛中，輪胎爆破是所有駕駛者最為擔(dān)心和最難預(yù)防的，它會(huì)引起或誘發(fā)嚴(yán)重的 交通事故。特別是在高速行駛時(shí)，輪胎爆破將更加危險(xiǎn)，安全專家指出，當(dāng)汽車時(shí)速超過 160公里以上時(shí)，輪胎爆破而造成的死亡率幾乎接近100%。根據(jù)理論分析，輪胎爆破前，輪 胎的壓力會(huì)出現(xiàn)異常，因此通過對輪胎壓力的監(jiān)測和異常情況的報(bào)警可以從根本上避免輪胎 爆破造成的危險(xiǎn)。另外，如果輪胎的充氣壓力不足，則輪胎滾動(dòng)阻力增大，汽車油耗增加， 同時(shí)胎面異常磨耗加劇，導(dǎo)致輪胎早期報(bào)廢，因此，對輪胎壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測和異常情況的報(bào) 警對提高汽車的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性具有非常重要的意義。
現(xiàn)有的輪胎壓力測量方法，如CN209245公告號(hào)的名稱為"汽車輪胎低氣壓報(bào)警器"的專 利，該專利是將傳感器固定在輪轂上實(shí)現(xiàn)輪胎壓力和溫度的直接接觸和測量，但是，這種安 裝過程比較復(fù)雜，需要將輪胎從鋼圈上去掉進(jìn)行傳感器的固定，固定的傳感器在輪胎的長時(shí) 間旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)過程中容易發(fā)生松動(dòng)或脫落，輪胎在惡劣天氣和高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，輪胎內(nèi)部形成的 高溫、潮濕環(huán)境極易降低傳感器的性能甚至損壞傳感器。另外，這種測量方法由于將傳感器 安裝在輪胎的內(nèi)部，需要能夠長時(shí)間供電的電源， 一般使用高性能的鋰電池供電，但是鋰電 池的壽命是有限的，更換電池很不方便，并且鋰電池體積和重量比較大，增加了輪胎旋轉(zhuǎn)的 動(dòng)態(tài)負(fù)載，易破壞輪胎的動(dòng)態(tài)平衡，廢棄的電池還會(huì)造成環(huán)境的污染。
為了避免上述傳感器在安裝方面的問題，2005年，R. Matsuzakia和A. Todoroki在 2005年第119期《Sensors and Actuators》第323-331頁上發(fā)表文章"利用電容和振蕩電路 進(jìn)行輪月臺(tái)變開多的無線測量(Wireless Strain Monitoring of Tires Using Electrical Capacitance Changes with an Oscillating Circuit)"，首次將輪月臺(tái)壓力變化弓l起的月臺(tái) 面電容阻抗變化轉(zhuǎn)化為頻率變化無線發(fā)射出來，即將輪胎的胎面橡膠和鋼絲看作電容元件， 橡膠為介電材料，鋼絲為導(dǎo)電材料，相鄰鋼絲之間的橡膠和鋼絲一起可以組成一個(gè)輪胎電容 元件。在輪胎模塊中，輪胎壓力的變化引起輪胎胎面的變形，胎面鋼絲之間的距離發(fā)生變化 ，由胎面鋼絲和橡膠組成的電容器的電容發(fā)生變化，電容的變化經(jīng)過CR振蕩器轉(zhuǎn)化為頻率的
變化，通過發(fā)射器的天線發(fā)射出去。在外部模塊接收器接收發(fā)射器發(fā)射的頻率信號(hào)，并經(jīng)過 頻率計(jì)數(shù)器計(jì)算送給電腦進(jìn)行處理，將獲得的測量頻率信號(hào)的變化轉(zhuǎn)化為輪胎壓力的變化， 從而實(shí)現(xiàn)輪胎壓力的無線測量。這樣雖然可以省去常規(guī)的輪胎壓力傳感器，避免了安裝常規(guī) 傳感器時(shí)出現(xiàn)的各種麻煩，但是在利用輪胎電容阻抗和CR振蕩器進(jìn)行輪胎壓力的無線測量時(shí) ，測量信號(hào)在發(fā)射時(shí)需要供電電源， 一般使用高性能的鋰電池供電，因此這種輪胎狀態(tài)測量 方法仍然存在使用電池供電存在的各種問題，另外，CR振蕩器和發(fā)射器由電阻和放大器等電 子元件組成，進(jìn)行胎面嵌入安裝的難度很大，并且安裝后會(huì)影響輪胎的胎面彈性和剛度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無需使用電池供電、安裝容易的基于輪胎阻抗的 汽車輪胎壓力監(jiān)測方法及其裝置。
本發(fā)明的基本構(gòu)思為通過在輪胎內(nèi)部嵌入聲表面波諧振器，并將輪胎橡膠和鋼絲所組 成輪胎的電容與電阻作為聲表面波諧振器的外接阻抗負(fù)載。輪胎狀態(tài)變化引起輪胎阻抗的變 化，輪胎阻抗的變化引起聲表面波諧振器諧振頻率的變化，聲表面波諧振器通過外部的激勵(lì) 脈沖發(fā)生諧振將諧振頻率信號(hào)無源無線的發(fā)送出來，從而實(shí)現(xiàn)輪胎狀態(tài)的無線無源檢測。在 輪胎狀態(tài)檢測過程中，將不同的鋼絲與多個(gè)不同的聲表面波諧振器相連組成多個(gè)具有不同外 接阻抗負(fù)載的聲表面波諧振器，利用多個(gè)聲表面波諧振器的諧振頻率的組合實(shí)現(xiàn)輪胎壓力、 溫度、磨損和老化等狀態(tài)的檢測。
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測方法，包括如下步驟
1) 在輪胎胎面橡膠內(nèi)嵌入聲表面波諧振器組成輪胎模塊，聲表面波諧振器兩端分別與 輪胎胎面的不同鋼絲相連，輪胎胎面鋼絲和橡膠所構(gòu)成的輪胎自身電容和電阻作為聲表面波 諧振器的外接輪胎阻抗；
2) 通過外部模塊向聲表面波諧振器發(fā)射頻率與聲表面波諧振器的中心諧振頻率相同的 射頻脈沖信號(hào)；
3) 聲表面波諧振器在射頻脈沖的激勵(lì)下發(fā)生諧振，該諧振頻率受聲表面波諧振器外接 的輪胎阻抗的影響，輪胎的阻抗受輪胎壓力等變化的影響，該諧振頻率信號(hào)返回至外部模塊
4) 外部模塊通過測量外接輪胎阻抗的變化所引起的聲表面波諧振器諧振頻率的變化， 并利用諧振頻率的變化和輪胎壓力的變化的對應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)輪胎壓力的測量。
在輪胎壓力測量過程中，季節(jié)或天氣的變化會(huì)引起外界環(huán)境氣溫的變化，氣溫的變化或 輪胎旋轉(zhuǎn)發(fā)熱都會(huì)引起輪胎內(nèi)的溫度變化。輪胎溫度的變化會(huì)引起聲表面波諧振器的中心諧
振頻率的偏移，為了消除這些因素的影響，需要進(jìn)行測量誤差的補(bǔ)償。本發(fā)明最好在輪胎胎 面橡膠內(nèi)嵌入兩個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)和相同中心諧振頻率的聲表面波諧振器構(gòu)成一個(gè)聲表面波諧 振器組，兩個(gè)聲表面波諧振器的一端相互連接，余下的另外兩端，其中一個(gè)外接輪胎阻抗， 另一個(gè)不外接輪胎阻抗。由于溫度變化對兩個(gè)聲表面波諧振器中心諧振頻率的影響一樣，因 此，利用這兩個(gè)聲表面波諧振器的諧振頻率就可以消除溫度對聲表面波諧振器中心諧振頻率 的影響，得到正確的輪胎壓力測量值。
在進(jìn)行輪胎壓力安全狀態(tài)的判斷時(shí)，輪胎內(nèi)的其它狀態(tài)(如溫度、和/或磨損和老化程 度等)會(huì)影響輪胎壓力的安全范圍，輪胎在不同溫度、不同磨損和不同老化程度下，壓力的 安全范圍不同。本發(fā)明利用n(n》3)個(gè)不同中心諧振頻率的聲表面波諧振器組獲取輪胎的狀 態(tài)(如壓力、和/或溫度、和/或磨損和老化程度等)信息，n與所需求解的輪胎參數(shù)的個(gè)數(shù) 相當(dāng)。每個(gè)聲表面波諧振器組的兩個(gè)引出端， 一個(gè)連接不同的輪胎阻抗， 一個(gè)不連接輪胎阻 抗。當(dāng)輪胎的狀態(tài)(如壓力、和/或溫度、和/或磨損和老化程度等)變化時(shí)，胎面鋼絲和橡 膠組成的阻抗元件的電容和電阻都發(fā)生變化，連接輪胎阻抗的聲表面波諧振器的外接輪胎阻 抗發(fā)生變化，該聲表面波諧振器的諧振頻率發(fā)生變化，利用該聲表面波諧振器的諧振頻率可 以反映輪胎的狀態(tài)(如壓力、和/或溫度、和/或磨損和老化程度等)信息。利用n(n》3)個(gè) 聲表面波諧振器組的2n個(gè)聲表面波諧振器的諧振頻率，根據(jù)輪胎狀態(tài)(如壓力、和/或溫度 、和/或磨損和老化程度等)與輪胎阻抗的關(guān)系以及輪胎阻抗與聲表面波諧振器諧振頻率的 關(guān)系，通過數(shù)據(jù)融合的方法可以同時(shí)獲得輪胎的多種狀態(tài)(如壓力、和/或溫度、和/或磨損 和老化程度等)信息。
外部模塊根據(jù)得到的具體輪胎狀態(tài)(如壓力、和/或溫度、和/或磨損和老化程度等)信 息，利用輪胎在不同狀態(tài)(如溫度、和/或磨損和老化程度等)的壓力安全范圍，通過智能 算法可以對輪胎在當(dāng)前狀態(tài)(如溫度、和/或磨損與老化程度等)下輪胎的壓力安全狀態(tài)做 出判斷。利用這種方法測量輪胎的狀態(tài)(如壓力、和/或溫度、和/或磨損和老化程度等)信 息時(shí)，標(biāo)定的方法是采用標(biāo)準(zhǔn)的輪胎狀態(tài)(如壓力和/或溫度等)傳感器和LCR測試儀對輪胎 在不同狀態(tài)(如壓力、和/或溫度、和/或磨損和老化程度等)的阻抗進(jìn)行測量，然后將測量 的結(jié)果與利用本發(fā)明的測量方法測量的頻率進(jìn)行對比，獲得輪胎狀態(tài)(如壓力、和/或溫度 、和/或磨損和老化程度等)-頻率的對應(yīng)關(guān)系，外部模塊利用這些對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)得到的頻 率信號(hào)可以求解出具體的輪胎狀態(tài)(如壓力、和/或溫度、和/或磨損和老化程度等)。
外部模塊用于控制發(fā)射射頻脈沖信號(hào)的時(shí)間、頻率大小和接收諧振頻率信號(hào)的時(shí)間，每 一次僅給一個(gè)輪胎模塊發(fā)射射頻脈沖信號(hào)，每一次僅接收一個(gè)輪胎模塊的諧振頻率信號(hào)。當(dāng)
外部模塊接收到所有輪胎模塊返回的壓力測量數(shù)據(jù)后，外部模塊根據(jù)所得輪胎的壓力情況確 定下一次測量的開始時(shí)間，當(dāng)輪胎的壓力異常時(shí)，應(yīng)該縮短兩次測量之間的時(shí)間，否則，可 以增加兩次測量之間的時(shí)間。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述方法所設(shè)計(jì)的基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置，包括將輪胎壓 力所引起的胎面電容和電阻阻抗的變化轉(zhuǎn)化為頻率變化無線發(fā)射出來的輪胎模塊，以及根據(jù) 接收到的頻率變化求解輪胎壓力變化的外部模塊。所述外部模塊沿用現(xiàn)有技術(shù)所常用的外部 模塊構(gòu)成，所述每個(gè)輪胎模塊包括嵌入在輪胎橡膠內(nèi)的至少一個(gè)聲表面波諧振器、近端天線 和匹配阻抗；聲表面波諧振器的一端通過匹配阻抗與輪胎胎面橡膠內(nèi)的公共鋼絲G相連，另 一端通過導(dǎo)線與不同于公共鋼絲G的輪胎鋼絲Sn相連，聲表面波諧振器與匹配阻抗間還接有 近端天線。輪胎模塊的聲表面波諧振器在受到外部模塊發(fā)送來的射頻脈沖信號(hào)的激勵(lì)，在輪 胎壓力的影響下發(fā)生諧振，并通過近端天線將諧振頻率返回外部模塊進(jìn)行頻率計(jì)算，進(jìn)而求 解出輪胎的壓力。
由于輪胎溫度的變化會(huì)弓1起聲表面波諧振器的中心諧振頻率的偏移，因此為了消除這些 因素的影響，使得輪胎壓力的測量結(jié)果更為準(zhǔn)確，需要進(jìn)行測量誤差的補(bǔ)償。作為改進(jìn)，所 述輪胎模塊的輪胎橡膠內(nèi)還可以嵌入通過兩個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)和相同中心諧振頻率的聲表面波 諧振器相連而成的聲表面波諧振器組。兩個(gè)聲表面波諧振器相接的一端通過匹配阻抗與公共 鋼絲G相連，聲表面波諧振器組的另外兩端一個(gè)通過導(dǎo)線與公共鋼絲G相連， 一個(gè)通過導(dǎo)線與 不同于公共鋼絲G的輪胎鋼絲Sn相連，聲表面波諧振器與匹配阻抗間還接有近端天線。由于 溫度變化對兩個(gè)聲表面波諧振器中心諧振頻率的影響一樣，因此，利用這兩個(gè)聲表面波諧振 器的諧振頻率就可以消除溫度對聲表面波諧振器中心諧振頻率的影響，得到正確的輪胎壓力
位于同一個(gè)輪胎模塊內(nèi)的多個(gè)聲表面波諧振器和/或聲表面波諧振器組均共用一個(gè)匹配 阻抗和近端天線。
位于同一個(gè)輪胎模塊內(nèi)的不同聲表面波諧振器和/或聲表面波諧振器組所接的輪胎鋼絲 Sn各不相同，即外接輪胎阻抗不同，以此求解那些能夠影響輪胎壓力測量結(jié)果的其它輪胎參 數(shù)，如輪胎的溫度、磨損和老化程度等。根據(jù)所需求解的參數(shù)的個(gè)數(shù)選定聲表面波諧振器和 /或聲表面波諧振器組的個(gè)數(shù)，并使得每個(gè)聲表面波諧振器和/或聲表面波諧振器組具有不同
的中心諧振頻率。利用n(n》3)個(gè)聲表面波諧振器組的2n個(gè)聲表面波諧振器的諧振頻率，根 據(jù)輪胎參數(shù)(如壓力、和/或溫度、和/或磨損和老化程度等)與輪胎阻抗的關(guān)系以及輪胎阻 抗與聲表面波諧振器諧振頻率的關(guān)系，通過數(shù)據(jù)融合的方法可以同時(shí)獲得輪胎的多種參數(shù)(
如壓力、和/或溫度、和/或磨損和老化程度等)信息。
所述外部模塊包括相互連接的遠(yuǎn)端天線和射頻收發(fā)器、頻率計(jì)數(shù)器、微控制器、以及電
源；
遠(yuǎn)端天線和射頻收發(fā)器用于向聲表面波諧振器和/或聲表面波諧振器組發(fā)射射頻脈沖 信號(hào)，以及接收聲表面波諧振器和/或聲表面波諧振器組返回的諧振頻率脈沖信號(hào)；
頻率計(jì)數(shù)器用于對接收到的諧振頻率進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果送入微控制器；
微控制器用于控制遠(yuǎn)端天線和射頻收發(fā)器的工作狀態(tài)、和/或發(fā)射射頻脈沖信號(hào)的時(shí) 間和頻率大小、和/或接收諧振頻率信號(hào)的時(shí)間、并根據(jù)輪胎狀態(tài)(如壓力、和/或溫度、和 /或磨損和老化程度等)與聲表面波諧振器諧振頻率之間的關(guān)系求解輪胎的具體狀態(tài)(如壓 力、和/或溫度、和/或磨損和老化狀態(tài)等)信息。
所述射頻收發(fā)器和遠(yuǎn)端天線的套數(shù)與輪胎模塊的個(gè)數(shù)相同，每一套射頻收發(fā)器和遠(yuǎn)端天 線對應(yīng)一個(gè)輪胎模塊。
所述微控制器還與存儲(chǔ)器、和/或報(bào)警裝置、和/或顯示裝置相連，存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)輪胎 的安全壓力范圍、輪胎的壓力-頻率、和/或溫度-頻率、和/或磨損和老化-頻率關(guān)系以及每 次測量的輪胎壓力值、和/或溫度、和/或磨損和老化程度；報(bào)警裝置用于在輪胎的壓力過高 或過低時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；顯示裝置用于顯示輪胎的壓力值、和/或輪胎的狀態(tài)、和/或故障 類型。
外部模塊根據(jù)輪胎的具體狀態(tài)(如溫度、和/或磨損和老化程度等)，利用存儲(chǔ)器存儲(chǔ) 的輪胎在不同狀態(tài)(如溫度、和/或磨損和老化程度等)下的壓力安全范圍，通過智能推理 ，對當(dāng)前狀態(tài)下輪胎的壓力安全狀態(tài)做出正確的判斷，如果輪胎的壓力過高或過低，微控制 器給報(bào)警裝置發(fā)信號(hào)和顯示裝置發(fā)信號(hào)，如果輪胎的壓力狀態(tài)正常，微控制器僅給顯示裝置 發(fā)信號(hào)。
本發(fā)明根據(jù)輪胎壓力和輪胎胎面的電容和電阻阻抗的關(guān)系以及輪胎胎面阻抗與聲表面波 諧振器的諧振頻率之間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)輪胎壓力的無源無線檢測，節(jié)省了常規(guī)的傳感器，降低了 成本；監(jiān)測系統(tǒng)的輪胎模塊體積很小，輪胎模塊的聲表面波諧振器的抗電磁干擾和耐熱性能 都很好，可以在輪胎生產(chǎn)過程中直接嵌入安裝在輪胎的胎面鋼絲層的橡膠內(nèi)，避免了目前輪 胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的輪胎模塊安裝在氣門嘴部位或輪轂部位存在的安裝、固定和性能影響等問 題；輪胎模塊采用無源工作方式，避免了目前輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)中使用有源傳感器需要使用 電池供電而限制監(jiān)測系統(tǒng)使用壽命的問題和電池污染問題，也避免了目前輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng) 中采用有源傳感器時(shí)輪胎模塊體積和重量較大而增加輪胎旋轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)負(fù)載和影響輪胎的動(dòng)態(tài)
平衡的問題。
(四)


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。 圖l為本發(fā)明的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為對應(yīng)圖1的外部模塊的工作流程圖。
圖3為本發(fā)明的另一種實(shí)施例的聲表面波諧振器組Mn的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為在同一個(gè)輪胎內(nèi)嵌入多個(gè)如圖3的聲表面波諧振器組Mn連接的示意圖。
圖5為對應(yīng)圖4的外部模塊的工作流程圖。

1、外部模塊；2、輪胎模塊；3、基片；4、聲表面波諧振器；5、聲表面波
諧振器組。
(五)
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:
基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置的實(shí)施方式可以由如圖l所示的至少一個(gè)輪胎模 塊2和外部模塊1組成。位于不同輪胎內(nèi)的輪胎模塊2包括嵌入在輪胎胎面鋼絲層橡膠內(nèi)的聲 表面波諧振器4和與之相連的鋼絲、近端天線與匹配阻抗。聲表面波諧振器4由基片3和基片 3表面的叉指換能器與兩個(gè)完全一樣的反射器組成，反射器完全對稱的布置在叉指換能器的 兩側(cè)。聲表面波諧振器4的叉指換能器的一端與匹配阻抗相連，另外該端還與近端天線相連 ，聲表面波諧振器4的叉指換能器的另一端與胎面鋼絲Sn相連。匹配阻抗的一端與近端天線 連接在一起，另一端連接公共鋼絲G。公共鋼絲G是不同于聲表面波諧振器4的叉指換能器直 接連接的胎面鋼絲Sn的另一根鋼絲。鋼絲為導(dǎo)電材料，橡膠為介電材料，另外，橡膠內(nèi)含有 的碳黑為導(dǎo)電材料，這樣由胎面鋼絲Sn、公共鋼絲G、以及它們之間的橡膠可以組成輪胎的
電容和電阻阻抗，該輪胎電容和電阻阻抗可以看作聲表面波諧振器4的外接輪胎阻抗負(fù)載。
當(dāng)輪胎的壓力變化時(shí)，輪胎鋼絲Sn與公共鋼絲G間的距離發(fā)生變化，輪胎鋼絲Sn、公共鋼絲G
和橡膠組成的阻抗元件的電容和電阻發(fā)生變化，聲表面波諧振器4的阻抗負(fù)載發(fā)生變化，聲 表面波諧振器4的諧振頻率發(fā)生變化。
外部模塊l由遠(yuǎn)端天線、射頻收發(fā)器、頻率計(jì)數(shù)器、微控制器、存儲(chǔ)器、報(bào)警顯示裝置
和電源組成，電源一般為汽車的供電電源。由于存在多個(gè)輪胎模塊2，為了進(jìn)行輪胎模塊2的 區(qū)分，外部模塊l可以設(shè)置多套射頻收發(fā)器和遠(yuǎn)端天線，其套數(shù)與輪胎模塊2的個(gè)數(shù)相同，每 一套收發(fā)器和遠(yuǎn)端天線對應(yīng)一個(gè)輪胎模塊2，并將射頻收發(fā)器和天線安裝在輪胎上部的遮灰 板上。頻率計(jì)數(shù)器、微控制器、存儲(chǔ)器和顯示報(bào)警裝置安裝在駕駛室內(nèi)，每一套遠(yuǎn)端天線和 收發(fā)器都通過導(dǎo)線連接到外部模塊l的頻率計(jì)數(shù)器和微控制器，微控制器與頻率計(jì)數(shù)器、收 發(fā)器和顯示報(bào)警裝置相連，存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)輪胎的安全壓力范圍以及前幾次測量的輪胎壓力 值。
當(dāng)外部模塊l的微控制器向某一個(gè)射頻收發(fā)器發(fā)送發(fā)射脈沖的命令后，該射頻收發(fā)器通 過遠(yuǎn)端天線向輪胎模塊2發(fā)送與聲表面波諧振器4的中心諧振頻率相同的射頻脈沖信號(hào)。輪胎 模塊2的近端天線直接連接聲表面波諧振器4的叉指換能器，聲表面波諧振器4利用叉指換能 器將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲表面波諧振器4基片3表面的聲表面波，聲表面波在聲表面波 諧振器4的叉指換能器和反射器之間傳播發(fā)生諧振。與聲表面波諧振器4相連的外接輪胎阻抗 為輪胎的電容和電阻阻抗，輪胎的電容和電阻阻抗受輪胎的壓力等因素的影響，聲表面波諧 振器4的諧振頻率受外接的輪胎阻抗的影響，因此，輪胎的壓力等狀態(tài)可以通過聲表面波諧 振器4的諧振頻率反映出來。聲表面波諧振器4的諧振頻率信號(hào)通過聲表面波諧振器4的叉指 換能器轉(zhuǎn)化為相同頻率的電磁脈沖信號(hào)，該電磁脈沖信號(hào)通過輪胎模塊2的近端天線發(fā)射出 去。
外部模塊l的收發(fā)器在發(fā)射完脈沖信號(hào)后，當(dāng)收到外部模塊l的微控制器發(fā)送的接收脈沖 命令后進(jìn)入接收狀態(tài)， 一旦接收到對應(yīng)輪胎模塊2發(fā)送的脈沖信號(hào)后，將接收脈沖信號(hào)傳送 給頻率計(jì)數(shù)器進(jìn)行脈沖頻率的計(jì)算。計(jì)算的脈沖頻率送給微控制器，微控制器根據(jù)輪胎壓力 變化與聲表面波諧振器4的諧振頻率的變化之間的關(guān)系進(jìn)行輪胎壓力的計(jì)算，然后將計(jì)算得 到的輪胎壓力與存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的該輪胎模塊2前幾次輪胎壓力信號(hào)以及輪胎壓力變化的安全范 圍進(jìn)行比較，利用智能算法判斷輪胎的壓力狀態(tài)是過高、過低或正常。如果輪胎壓力狀態(tài)為 過高或過低，微控制器給報(bào)警裝置發(fā)信號(hào)，報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)；同時(shí)，微控制器給顯示 裝置發(fā)信號(hào)，顯示輪胎的狀態(tài)和故障類型，否則微控制器僅給顯示裝置發(fā)信號(hào)，顯示出輪胎 的壓力值。
外部模塊l的微控制器控制射頻收發(fā)器和遠(yuǎn)端天線的工作狀態(tài)以及發(fā)射脈沖信號(hào)的時(shí)間 、頻率和接收脈沖信號(hào)的時(shí)間。每一個(gè)發(fā)射或接收命令只能發(fā)送給一個(gè)收發(fā)器，即每一次只 能有一個(gè)收發(fā)器工作。當(dāng)所有的輪胎模塊2的壓力測量數(shù)據(jù)都收到后，微控制器根據(jù)輪胎的 壓力情況確定下一次測量的開始時(shí)間。當(dāng)輪胎的壓力異常時(shí)，應(yīng)該縮短兩次測量之間的時(shí)間 ，否則，可以增加兩次測量之間的時(shí)間。
當(dāng)存在m (m>l)個(gè)輪胎模塊2時(shí)，如圖2，本實(shí)施例外部模塊l的工作流程如下 a)初始化發(fā)射脈沖的時(shí)間T1和接收脈沖的時(shí)間T2，定義收發(fā)器的編號(hào)為i (i=l m， m 為輪胎模塊2的個(gè)數(shù))，并初始化1=1，轉(zhuǎn)入步驟b);b) 判斷i是否超過m+l，即是否檢測完所有的輪胎模塊2，如果沒有，轉(zhuǎn)入步驟c)，否 則轉(zhuǎn)入步驟d);
c) 外部模塊l的微控制器向第i個(gè)收發(fā)器發(fā)送發(fā)射脈沖命令，第i個(gè)收發(fā)器收到發(fā)射脈沖 命令后通過遠(yuǎn)端天線發(fā)送射頻脈沖信號(hào)，發(fā)射時(shí)間為T1，然后，外部模塊l的微控制器向第 i個(gè)收發(fā)器發(fā)送接收脈沖命令，第i個(gè)收發(fā)器收到接收脈沖命令后，第i個(gè)收發(fā)器的遠(yuǎn)端天線 處于接收脈沖信號(hào)狀態(tài)，等待接收輪胎模塊2返回的諧振頻率信號(hào)脈沖，接收時(shí)間為T2，最 后，第i個(gè)收發(fā)器將收到的脈沖信號(hào)送入頻率計(jì)數(shù)器進(jìn)行頻率計(jì)算，計(jì)算結(jié)果送入微控制器
，微控制器根據(jù)輪胎的壓力變化與聲表面波諧振器4的頻率變化之間的關(guān)系求解輪胎的壓力 ，i=i+l，轉(zhuǎn)入步驟b);
d) 外部模塊l的微控制器根據(jù)接收到的m個(gè)輪胎模塊2的壓力變化信號(hào)和存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的各 個(gè)輪胎模塊2前幾次輪胎壓力信號(hào)以及輪胎壓力變化的安全范圍，利用智能算法進(jìn)行m個(gè)輪胎 壓力狀態(tài)的智能判斷，如果某一個(gè)輪胎的壓力狀態(tài)異常壓力過高或壓力過低，轉(zhuǎn)入步驟e)
，如果所有的輪胎的壓力狀態(tài)都正常，轉(zhuǎn)入步驟f);
e) 外部模塊l的微控制器向報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警命令，報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，微控制器 向顯示裝置發(fā)送輪胎壓力狀態(tài)信息和壓力值，顯示裝置顯示每一個(gè)輪胎的壓力狀態(tài)，如果壓 力異常，顯示異常的具體狀態(tài)，如果壓力正常，僅顯示壓力值，等待測量間隔時(shí)間T3，轉(zhuǎn)入 步驟a);
f) 外部模塊l的微控制器向顯示裝置發(fā)送每一個(gè)輪胎的具體壓力值，顯示裝置顯示每一 個(gè)輪胎的壓力值，然后等待測量間隔時(shí)間T4， T4可以大于T3，轉(zhuǎn)入步驟a)。
實(shí)施例2:
本實(shí)施例通過在輪胎內(nèi)部嵌入多個(gè)聲表面波諧振器組5，不僅可以同時(shí)獲取輪胎的壓力 、溫度、磨損和老化信息，還可以根據(jù)獲得的輪胎壓力、溫度、磨損和老化信息進(jìn)行輪胎壓 力安全狀態(tài)的正確判斷。
本實(shí)施例的外部模塊l的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例l相同，其輪胎模塊2的結(jié)構(gòu)比實(shí)施例1復(fù)雜，即每 個(gè)輪胎模塊2主要由聲表面波諧振器組5、近端天線和匹配阻抗組成。該聲表面波諧振器組5 為兩個(gè)具有完全相同結(jié)構(gòu)的聲表面波諧振器4相互連接而成，兩個(gè)聲表面波諧振器4相接的一 端通過匹配阻抗與公共鋼絲G相連，在聲表面波諧振器4與匹配阻抗間還接有近端天線。聲表 面波諧振器組5的另外兩端一個(gè)通過導(dǎo)線與公共鋼絲G相連，即不連接外接輪胎阻抗； 一個(gè)通 過導(dǎo)線與不同于公共鋼絲G的輪胎鋼絲Sn相連，即連接外接輪胎阻抗，如圖3所示。
當(dāng)輪胎內(nèi)部的溫度變化時(shí)，溫度的變化會(huì)弓1起聲表面波諧振器4中心諧振頻率的變化，
從而引起測量誤差。本發(fā)明還可以利用不連接外接輪胎阻抗的聲表面波諧振器4進(jìn)行測量誤 差的補(bǔ)償，由于溫度的變化同樣會(huì)影響連接外接輪胎阻抗的聲表面波諧振器4的中心諧振頻 率。另外，這兩個(gè)聲表面波諧振器4的結(jié)構(gòu)與中心諧振頻率完全相同，所處環(huán)境也完全相同 ，因此，溫度變化在這兩個(gè)聲表面波諧振器4上引起的頻率變化應(yīng)該是一樣的。于是，利用 這兩個(gè)聲表面波諧振器4的頻率變化就可以消除溫度變化引起的測量誤差，從而得到正確的 輪胎壓力狀態(tài)信息。
另外，在利用聲表面波諧振器組5進(jìn)行輪胎壓力測量時(shí)，由于輪胎在不同溫度下的安全 壓力范圍不同，輪胎在不同磨損和老化程度下的安全壓力范圍也不同，因此，外部模塊l為 了能夠進(jìn)行輪胎壓力安全狀態(tài)的正確判斷，還需要獲得輪胎內(nèi)部的溫度信息以及輪胎的磨損 和老化狀態(tài)信息。此時(shí)，為了同時(shí)得到輪胎的壓力、溫度、磨損和老化狀態(tài)信息并補(bǔ)償溫度 變化對聲表面波諧振器4中心諧振頻率的影響，本實(shí)施例在同一個(gè)輪胎內(nèi)嵌入n(n》3)個(gè)具有 不同中心諧振頻率的聲表面波諧振器組5來實(shí)現(xiàn)。如圖4所示，為了同時(shí)獲得更多的輪胎信息 ，本實(shí)施可以在同一個(gè)輪胎內(nèi)嵌入多個(gè)聲表面波諧振器組5，這些聲表面波諧振器組5相連的 一端均通過同一個(gè)匹配阻抗與公共鋼絲G相連，且在公共鋼絲G和匹配阻抗間接同一個(gè)近端天 線。每一個(gè)聲表面波諧振器組5的兩個(gè)剩余端，外接阻抗的一端與不同的輪胎鋼絲Sn相連， 不接輪胎阻抗的一端均與公共鋼絲G相連。各個(gè)聲表面波諧振器組5連接的外接輪胎阻抗端所 連接的輪胎鋼絲Sn不同，其中心諧振頻率也不同，但它們不連接外接輪胎阻抗端始終與公共 鋼絲G相連。分別測量各個(gè)聲表面波諧振器組5的兩個(gè)聲表面波諧振器4的諧振頻率的變化， 然后將測量的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合可以得到需要的輪胎壓力、溫度、磨損和老化狀態(tài)信息。外 部模塊l可以根據(jù)輪胎的具體磨損和老化狀態(tài)，以及輪胎內(nèi)的溫度狀況，利用存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的 輪胎在不同溫度、不同磨損和老化程度的壓力安全范圍，通過智能推理，對當(dāng)前溫度和當(dāng)前 的磨損與老化程度下輪胎的壓力安全狀態(tài)做出正確的判斷。如果輪胎的壓力過高或過低，微 控制器給報(bào)警裝置發(fā)信號(hào)，報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)；同時(shí)，微控制器給顯示裝置發(fā)信號(hào)，顯 示輪胎的狀態(tài)和故障類型，如果輪胎的壓力狀態(tài)正常，微控制器僅給顯示裝置發(fā)信號(hào)，顯示 出輪胎的壓力值。
假定嵌入在汽車輪胎內(nèi)的每個(gè)聲表面波諧振器組5外接輪胎阻抗端分別連接輪胎鋼絲S j (j=l， 2， 3……n)，各個(gè)聲表面波諧振器組5具有不同的中心諧振頻率fjo (j=l， 2， 3… …n)，且各個(gè)聲表面波諧振器組5的中心諧振頻率之間要具有一定的差異，即各聲表面波諧 振器組5中心諧振頻率之間的差都要大于外接輪胎阻抗的最大變化引起的聲表面波諧振器4諧 振頻率變化。根據(jù)聲表面波諧振器組5的中心諧振頻率，設(shè)計(jì)各頻率下的聲表面波諧振器組 5、匹配阻抗和近端天線，與聲表面波諧振器組5相連的匹配阻抗與近端天線都是經(jīng)過優(yōu)化設(shè) 計(jì)的，在滿足聲表面波諧振器4、匹配阻抗和近端天線胎面嵌入安裝的條件下，聲表面波諧 振器組5的能量利用率、頻率穩(wěn)定性、插入損耗和品質(zhì)因數(shù)綜合性能最好，近端天線的發(fā)射 和接收性能最佳。
當(dāng)外部模塊l的微控制器向某一個(gè)收發(fā)器發(fā)送發(fā)射脈沖的命令后，該收發(fā)器首先通過遠(yuǎn) 端天線發(fā)送頻率為fio的射頻脈沖信號(hào)，fio為輪胎模塊2的第一個(gè)聲表面波諧振器組5M^勺中 心諧振頻率，即Mi的兩個(gè)聲表面波諧振器4的中心諧振頻率。與此收發(fā)器和遠(yuǎn)端天線對應(yīng)的 輪胎模塊2的近端天線接收發(fā)射的射頻脈沖信號(hào)，輪胎模塊2的近端天線直接連接各聲表面波 諧振器組5的兩個(gè)聲表面波諧振器4，聲表面波諧振器4的叉指換能器將接收到的射頻脈沖信 號(hào)轉(zhuǎn)化為聲表面波并在聲表面波諧振器4的基片3表面?zhèn)鞑ィ捎谳喬ツK2的第一個(gè)聲表面 波諧振器組5M^勺兩個(gè)聲表面波諧振器4的中心諧振頻率與接收脈沖信號(hào)的頻率一致，因此， 在該聲表面波諧振器組5的兩個(gè)聲表面波諧振器4發(fā)生諧振。假定由同一個(gè)聲表面波諧振器組 5的一個(gè)不與輪胎阻抗相連的聲表面波諧振器4a的諧振頻率為fn，另一個(gè)與輪胎阻抗相連的 聲表面波諧振器4b的諧振頻率為f^。其中表面波諧振器a會(huì)受f^到輪胎內(nèi)部溫度的影響，溫 度會(huì)引起該聲表面波諧振器4a中心諧振頻率的偏移，假定引起的偏移為AfT1，因此它的諧 振頻率為
<formula>formula see original document page 14</formula>
與輪胎的阻抗相連的聲表面波諧振器4b，輪胎的壓力、溫度、磨損和老化都會(huì)引起外接 輪胎阻抗的變化，外接輪胎阻抗的變化又引起該聲表面波諧振器4b諧振頻率的變化，假定為 fi(P，T，W)。另外輪胎溫度同樣引起聲表面波諧振器4b的中心諧振頻率的偏移Afn，因此， 該聲表面波諧振器4b的諧振頻率為
聲表面波諧振器4a和聲表面波諧振器4b分別將自身的諧振頻率信號(hào)轉(zhuǎn)化為相同頻率的電 磁脈沖信號(hào)，該電磁脈沖信號(hào)通過輪胎模塊2的天線發(fā)射出去。外部模塊l的收發(fā)器在發(fā)射完 脈沖信號(hào)后，當(dāng)收到外部模塊l的微控制器發(fā)出的接收脈沖命令后進(jìn)入接收狀態(tài)，當(dāng)接收到 對應(yīng)輪胎模塊2發(fā)送的脈沖信號(hào)后，將接收脈沖信號(hào)發(fā)送給頻率計(jì)數(shù)器進(jìn)行脈沖頻率的計(jì)算 ，利用頻率計(jì)數(shù)器分別得到頻率fll和fl2，然后將得到的頻率送給微控制器。
接下來，外部模塊l的微控制器再次向同一個(gè)收發(fā)器發(fā)送發(fā)射脈沖的命令，該收發(fā)器通 過遠(yuǎn)端天線發(fā)送頻率為f2Q的射頻脈沖信號(hào)，f2Q為輪胎模塊2的第二個(gè)聲表面波諧振器組5的 中心諧振頻率。按照相同的原理外部模塊l可以得到聲表面波諧振器組5M2的兩個(gè)聲表面波諧
振器4的諧振頻率fn和f22。
然后，按照同樣的方法可以得到其它聲表面波諧振器組5的兩個(gè)聲表面波諧振器4的諧振 頻率信號(hào)，外部模塊l的微控制器在得到的頻率信號(hào)的基礎(chǔ)上求解下式<formula>formula see original document page 15</formula>乂廣4 + X^工『)+ A4 3
求解的方法可以采用數(shù)據(jù)融合和智能算法，因此，外部模塊i可以得到輪胎的壓力、溫 度、磨損和老化狀態(tài)信息。利用這種方法測量輪胎的壓力、溫度、磨損和老化信息時(shí)，標(biāo)定
的方法是采用標(biāo)準(zhǔn)的輪胎壓力、溫度傳感器和LCR測試儀對輪胎在不同壓力、不同溫度、不 同磨損和老化程度的阻抗進(jìn)行測量，然后將測量的結(jié)果與利用本發(fā)明的測量方法測量的頻率 進(jìn)行對比，獲得壓力-頻率、溫度-頻率、磨損和老化-頻率的對應(yīng)關(guān)系，然后將該對應(yīng)關(guān)系 存入外部模塊l的存儲(chǔ)器，根據(jù)這些對應(yīng)關(guān)系，外部模塊l的微控制器可以根據(jù)得到的頻率信 號(hào)求解出具體的輪胎壓力、溫度、磨損和老化程度。
外部模塊l的微控制器根據(jù)求解得到的輪胎壓力、溫度、磨損和老化狀態(tài)信息，利用存 儲(chǔ)器存儲(chǔ)的輪胎在不同溫度、不同磨損和老化程度的壓力安全范圍，通過智能算法對輪胎在 當(dāng)前溫度和當(dāng)前的磨損與老化程度下輪胎的壓力安全狀態(tài)做出判斷，如果輪胎的壓力過高或 過低，微控制器給報(bào)警裝置發(fā)信號(hào)，報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)；同時(shí)，微控制器給顯示裝置發(fā) 信號(hào)，顯示輪胎的狀態(tài)和故障類型，如果輪胎的壓力狀態(tài)正常，微控制器僅給顯示裝置發(fā)信 號(hào)，顯示出輪胎的壓力值。
外部模塊l的微控制器控制射頻收發(fā)器和遠(yuǎn)端天線的工作狀態(tài)以及發(fā)射脈沖信號(hào)的時(shí)間 、頻率和接收脈沖信號(hào)的時(shí)間。每一個(gè)發(fā)射或接收命令只能發(fā)送給一個(gè)收發(fā)器，即每一次只 能有一個(gè)收發(fā)器工作。當(dāng)所有的輪胎模塊2的測量信號(hào)都收到后，微控制器根據(jù)輪胎的壓力 狀態(tài)確定下一次測量的開始時(shí)間。當(dāng)輪胎的壓力異常時(shí)，應(yīng)該縮短兩次測量之間的時(shí)間，否 則，可以增加兩次測量之間的時(shí)間。
當(dāng)存在m (m>l)個(gè)輪胎模塊2并且每個(gè)輪胎模塊2有n(n》3)個(gè)聲表面波諧振器組5時(shí)，如 圖5，本實(shí)施例外部模塊l的工作流程如下
a)初始化發(fā)射脈沖的時(shí)間T1和接收脈沖的時(shí)間T2，定義收發(fā)器的編號(hào)為i (i=l m， m
為輪胎模塊2的個(gè)數(shù))，并初始化1=1，轉(zhuǎn)入步驟b);
b) 判斷i是否超過m+l，即是否檢測完所有的輪胎模塊2，如果沒有，轉(zhuǎn)入步驟c)，否 則轉(zhuǎn)入步驟g);
c) 定義聲表面波諧振器組5的編號(hào)為j(j^ n， n為聲表面波諧振器組5的個(gè)數(shù))，并初 始化]'=1，轉(zhuǎn)入步驟d);
d) 判斷j是否超過n+l，即是否獲得了該輪胎模塊2的所有聲表面波諧振器組5的測量信 息，如果沒有，轉(zhuǎn)入步驟e)，否則轉(zhuǎn)入步驟f);
e) 外部模塊l的微控制器向第i個(gè)收發(fā)器發(fā)出發(fā)射脈沖命令，第i個(gè)收發(fā)器收到發(fā)射脈沖 命令后通過遠(yuǎn)端天線發(fā)送射頻脈沖信號(hào)，發(fā)射時(shí)間為T1，發(fā)射頻率為輪胎模塊2的第j個(gè)聲表 面波諧振器組5的中心諧振頻率foj，然后，外部模塊l的微控制器向第i個(gè)收發(fā)器發(fā)接收脈沖 命令，第i個(gè)收發(fā)器收到接收脈沖命令后，第i個(gè)收發(fā)器的遠(yuǎn)端天線處于接收脈沖信號(hào)狀態(tài)， 等待接收輪胎模塊2返回的諧振頻率信號(hào)脈沖，接收時(shí)間為T2，最后，第i個(gè)收發(fā)器將收到的 脈沖信號(hào)送入頻率計(jì)數(shù)器進(jìn)行頻率計(jì)算，計(jì)算結(jié)果送入微控制器，j"'+l，轉(zhuǎn)入步驟d);
f) 利用存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的壓力-頻率、溫度-頻率、磨損和老化-頻率的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)輪胎 模塊2的n個(gè)聲表面波諧振器組5的測量頻率與輪胎的壓力、溫度、磨損和老化程度之間的關(guān) 系，通過數(shù)據(jù)融合的方法求解輪胎的具體壓力、溫度、磨損和老化程度，i=i+l，轉(zhuǎn)入步驟
g) 外部模塊l的微控制器根據(jù)接收到的m個(gè)輪胎模塊2的壓力、溫度、磨損和老化狀態(tài)信 息，利用存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的輪胎在不同溫度、不同磨損和老化程度的壓力安全范圍，通過智能算 法對m個(gè)輪胎在當(dāng)前溫度和當(dāng)前的磨損與老化程度下輪胎的壓力安全狀態(tài)做出判斷，如果某 一個(gè)輪胎的壓力狀態(tài)異常壓力過高或壓力過低，轉(zhuǎn)入步驟h)，如果所有的輪胎的壓力狀態(tài)都 正常，轉(zhuǎn)入步驟i);
h) 外部模塊l的微控制器向報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警命令，報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，微控制器 向顯示裝置發(fā)送輪胎壓力狀態(tài)信息和壓力值，顯示裝置顯示每一個(gè)輪胎的壓力狀態(tài)，如果壓 力異常，顯示異常的具體狀態(tài)，如果壓力正常，僅顯示壓力值，等待測量間隔時(shí)間T3，轉(zhuǎn)入 步驟a);
i) 外部模塊l的微控制器向顯示裝置發(fā)送每一個(gè)輪胎的具體壓力值，顯示裝置顯示每一 個(gè)輪胎的壓力值，然后等待測量間隔時(shí)間T4， T4可以大于T3，轉(zhuǎn)入步驟a)。
本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施例，只要在輪胎橡膠內(nèi)嵌入聲表面波諧振器4或聲表面波諧振 器組5，并將輪胎鋼絲和橡膠構(gòu)成的輪胎自身電容和電阻作為其外接阻抗就屬于本發(fā)明的保
護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測方法，其特征在于包括如下步驟1)在輪胎胎面橡膠內(nèi)嵌入聲表面波諧振器(4)，聲表面波諧振器(4)兩端分別與輪胎胎面的不同鋼絲相連，輪胎胎面鋼絲和橡膠所構(gòu)成的輪胎自身電容和電阻作為聲表面波諧振器(4)的外接輪胎阻抗；2)通過外部模塊(1)向聲表面波諧振器(4)發(fā)射頻率與聲表面波諧振器(4)的中心諧振頻率相同的射頻脈沖信號(hào)；3)聲表面波諧振器(4)在射頻脈沖的激勵(lì)下發(fā)生諧振，該諧振頻率受聲表面波諧振器(4)外接的輪胎阻抗的影響，輪胎的阻抗受輪胎壓力等變化的影響，該諧振頻率信號(hào)返回至外部模塊(1)；4)外部模塊(1)通過測量外接輪胎阻抗的變化所引起的聲表面波諧振器(4)諧振頻率的變化，并利用諧振頻率的變化和輪胎壓力的變化的對應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)輪胎壓力的測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測方法，其 特征在于所述還包括對輪胎壓力測量進(jìn)行溫度誤差的補(bǔ)償步驟，即在輪胎橡膠內(nèi)嵌入聲表 面波諧振器組(5)，該聲表面波諧振器組(5)主要通過兩個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)和相同中心諧振 頻率的聲表面波諧振器(4)的一端相連而成，兩個(gè)聲表面波諧振器(4)余下的另外兩個(gè)引 出端， 一個(gè)連接輪胎阻抗， 一個(gè)不連接輪胎阻抗，通過測量這兩個(gè)聲表面波諧振器(4)的 諧振頻率，計(jì)算出溫度對聲表面波諧振器(4)的諧振頻率的測量結(jié)果所產(chǎn)生的影響，進(jìn)而 得到正確的輪胎壓力測量值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測方法，其 特征在于所述還包括一個(gè)步驟，即根據(jù)所需求解的能夠影響輪胎壓力測量的輪胎參數(shù)的個(gè) 數(shù)，在輪胎的橡膠內(nèi)嵌入與需求解的參數(shù)的個(gè)數(shù)相當(dāng)?shù)闹行闹C振頻率各不相同的聲表面波諧 振器組(5)，每個(gè)聲表面波諧振器組(5)的兩個(gè)引出端， 一個(gè)連接不同的輪胎阻抗， 一個(gè) 不連接輪胎阻抗。通過測量每個(gè)聲表面波諧振器(4)返回的諧振頻率，利用各個(gè)輪胎參數(shù)與輪胎阻抗的關(guān)系以及輪胎阻抗與聲表面波諧振器(4)諧振頻率的關(guān)系，通過數(shù)據(jù)融合的 方法同時(shí)獲得這些輪胎參數(shù)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測方法，其 特征在于所述外部模塊(1)根據(jù)得到的具體輪胎狀態(tài)參數(shù)信息，利用輪胎在不同狀態(tài)的 壓力安全范圍，通過智能算法對輪胎在當(dāng)前狀態(tài)下輪胎的壓力安全狀態(tài)做出判斷。
5.基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置，包括外部模塊(1)和至 少一個(gè)輪胎模塊(2)，其特征在于所述每個(gè)輪胎模塊(2)包括嵌入在輪胎橡膠內(nèi)的至少 一個(gè)聲表面波諧振器(4)、近端天線和匹配阻抗；聲表面波諧振器(4)的一端通過匹配阻 抗與輪胎胎面橡膠內(nèi)的公共鋼絲G相連，另一端通過導(dǎo)線與不同于公共鋼絲G的輪胎鋼絲Sn相 連，聲表面波諧振器(4)與匹配阻抗間還接有近端天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置，其 特征在于所述輪胎模塊(2)還包括至少一個(gè)聲表面波諧振器組(5)，該聲表面波諧振器 組(5)通過兩個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)和相同中心諧振頻率的聲表面波諧振器(4)相互連接而成， 兩個(gè)聲表面波諧振器(4)相接的一端通過匹配阻抗與公共鋼絲G相連，聲表面波諧振器(4 )與匹配阻抗間還接有近端天線，聲表面波諧振器組(5)的另外兩端一個(gè)通過導(dǎo)線與公共 鋼絲G相連， 一個(gè)通過導(dǎo)線與不同于公共鋼絲G的輪胎鋼絲Sn相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置 ，其特征在于所述位于同一輪胎模塊(2)內(nèi)的不同聲表面波諧振器(4)和/或聲表面波 諧振器組(5)共用一個(gè)匹配阻抗和近端天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置 ，其特征在于所述位于同一輪胎模塊(2)內(nèi)的不同聲表面波諧振器(4)和/或聲表面波 諧振器組(5)所接的輪胎鋼絲Sn各不相同，即每一個(gè)聲表面波諧振器(4)和/或聲表面波 諧振器組(5)具有不同的外接輪胎阻抗。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置 ，其特征在于所述外部模塊(1)包括至少一個(gè)相互連接的遠(yuǎn)端天線和射頻收發(fā)器、頻率 計(jì)數(shù)器、微控制器、以及電源；遠(yuǎn)端天線和射頻收發(fā)器用于向聲表面波諧振器(4)和/或聲表面波諧振器組(5)發(fā) 射射頻脈沖信號(hào)，以及接收聲表面波諧振器(4)和/或聲表面波諧振器組(5)返回的諧振 頻率脈沖信號(hào)；頻率計(jì)數(shù)器用于對接收到的諧振頻率進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果送入微控制器； 微控制器用于控制遠(yuǎn)端天線和射頻收發(fā)器的工作狀態(tài)、和/或發(fā)射射頻脈沖信號(hào)的時(shí) 間和頻率大小、和/或接收諧振頻率信號(hào)的時(shí)間、并根據(jù)測量頻率變化求解輪胎的壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置， 其特征在于所述射頻收發(fā)器和遠(yuǎn)端天線的套數(shù)與輪胎模塊(2)的個(gè)數(shù)相同，每一套射頻 收發(fā)器和遠(yuǎn)端天線對應(yīng)一個(gè)輪胎模塊(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開的基于輪胎阻抗的汽車輪胎壓力監(jiān)測方法及其裝置，通過在輪胎內(nèi)部嵌入聲表面波諧振器，并將輪胎橡膠和鋼絲所組成輪胎的電容與電阻作為聲表面波諧振器的外接阻抗負(fù)載。輪胎狀態(tài)變化引起輪胎阻抗的變化，輪胎阻抗的變化引起聲表面波諧振器諧振頻率的變化，聲表面波諧振器通過外部的激勵(lì)脈沖發(fā)生諧振將諧振頻率信號(hào)無源無線的發(fā)送出來，從而實(shí)現(xiàn)輪胎狀態(tài)的無線無源檢測。在輪胎狀態(tài)檢測過程中，將不同的鋼絲與多個(gè)不同的聲表面波諧振器相連組成多個(gè)具有不同外接阻抗負(fù)載的聲表面波諧振器，利用多個(gè)聲表面波諧振器的諧振頻率的組合實(shí)現(xiàn)輪胎壓力、溫度、磨損和老化等狀態(tài)的檢測。
文檔編號(hào)B60C23/00GK101348059SQ20081030215
公開日2009年1月21日 申請日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者張向文, 樊永顯, 明 潘, 勇 許 申請人:桂林電子科技大學(xué)