CN100484782C

CN100484782C - 用于对轮胎压力进行监控的标签

Info

Publication number: CN100484782C
Application number: CNB2005800193291A
Authority: CN
Inventors: B·斯皮斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: EP1744912A1; WO2005105482A1; US20090145215A1; CN1968833A; US20080264161A1; US7497114B2; US7930936B2; JP2007534958A

Abstract

一种用于测量物理变量的测量方法，包括：选择位于要测量的物理变量(M)的总测量范围(G)之内的工作点(AP)；在第一测量时间(t1)对物理变量的测量值(M(t1))进行检测；确定作为从工作点(AP)减去在第一测量时间所测量的测量值(M(t1))的结果的偏移值(V(t1))；通过在随后测量时间(t2，t3...tx)获取物理变量的随后测量值(M(t2)，M(t3)...M(tx))并且将该偏移值(V(t1))加到随后测量值上来形成物理变量(M)的变化值(C(t2)，C(t3)...C(tx))。

Description

用于对轮胎压力进行监控的标签

技术领域

本发明涉及一种用于对物理变量进行测量的测量方法。

本发明进一步涉及这样一种测量系统，该系统具有用于对物理变量进行检测并且发射出所检测的物理变量的测量值的传感器并且具有用于对传感器所发射出的测量值进行检测的模数转换器。

本发明进一步涉及一种数据载体。

背景技术

在数字测量方法和测量系统的情况下，众所周知的是要进行测量所需的耗电量和时间取决于测量的精度、耗电量的产品、以及就特定测量精度而言相对恒定的测量时间。

在对应用进行监控的过程中使用这种测量方法和测量系统存在相对少的能量是可用的这样的问题，然而例如在机动车辆上的轮胎压力监控系统的情况下，要以定时间隔(regular interval)对特定物理变量进行精确测量。

发明内容

本发明的一个目的就是生成第一段落中所指定的类型的测量方法、第二段落中所指定的类型的测量系统、以及第三段落中所指定的类型的数据载体，其中可避免上述缺点。

为了实现上述目的，在根据本发明的测量方法中，提供了创造性的特征以便按照下文中所指定的方式来表征根据本发明的方法，也就是说：

用于测量物理变量的测量方法包括：

-选择位于要测量的物理变量的总测量范围之内的工作点；

-在第一测量时间对物理变量的测量值进行检测；

-确定作为从工作点减去在第一测量时间所测量的测量值的结果的偏移值(displacement value)；

-通过在随后测量时间获取物理变量的随后测量值并且将该偏移值加到随后测量值上来形成物理变量的变化值。

为了实现上述目的，在根据本发明的测量系统中，提供了创造性的特征以便按照下文中所指定的方式来表征根据本发明的系统，也就是说：

测量系统具有：传感器，用于对物理变量进行检测并且发射出所检测的物理变量的测量值；模数转换器，用于对传感器所发射出的测量值进行检测并且将测量信号转换成数字测量值；计算装置，用于确定作为从位于物理变量的总测量范围之内的所选工作点减去在第一测量时间所测量的测量值的差值的偏移值；以及相加装置，将该相加装置构造成将偏移值加到提供给模数转换器的测量值上，以便模数转换器提供由所获取的测量值加上偏移值所形成的物理变量的变化值以作为输出值。

为了实现上述目的，在这种数据载体的情况下，提供了根据本发明的测量系统，该数据载体包括用于对测量系统所确定的已测量的物理变量的变化值和/或测量值进行无线传输的传送装置。

根据本发明的特征可利用比现有技术显著要低的耗电量或更短的测量时间来执行对物理变量的监控，并且本发明因此极好地适合于在很少电能源可用的监控系统中使用。本发明尤其适用于在对诸如汽车轮胎中的轮胎压力这样的随时间慢慢变化的物理变量进行永久监控的监控系统中使用。此外，在诸如轮胎压力监控系统这样的许多已知监控系统中，实际上以定时间隔对物理变量进行测量，但是在测量值的第一记录之后所实际感兴趣的是物理变量随时间的变化，而不是其绝对值。通过本发明，要测量的物理变量值移动到位于所选工作点周围的工作范围中，该工作范围仅达到总测量范围的一小部分。因此，例如，如果工作范围达到总测量范围的四分之一，那么对于相同测量精度而言测量时间可缩短直至原始测量时间的四分之一或者可实现使耗电量相应地减少。本发明可非常容易的集成到无触点的数据载体中并且因此可为应用程序提供广泛的时机。

应该注意的是从文献US2003/0079536A1可以得知用于对轮胎压力进行监控的方法和系统；在这里，除了实际轮胎压力之外，还对会影响轮胎压力的参数进行测量，其中对根据该参数所计算的最佳轮胎压力与实际测量的轮胎压力进行比较，并且当实际轮胎压力比最佳轮胎压力要大预定值时，发出变化(variation)信号。与本发明相比，利用已知的轮胎压力监控方法和系统，它总是实际的轮胎压力，也就是说是所测量的完全测量值和所计算的变化值。不对变化值进行测量。

根据本发明的测量方法，如果变化值位于预定工作范围之外，那么通过将变量值加到先前的偏移值上来确定新的偏移值。所获得的优点是当变化值超过所选工作范围时，可对偏移值进行简单、节能、且节时的调节，以便使随后变化值再次进入到工作范围之中。因此可将工作范围选择为很小，这依次有助于节时和节能。

根据本发明的测量方法，如果变化值位于预定工作范围之外，那么将新的偏移值确定为从工作点减去在该测量时间或随后测量时间所测量的测量值的结果。所获得的优点是当变化值超过所选工作范围时，可执行偏移值的精确的重新计算。

根据本发明的测量方法，对于要测量的物理变量的总测量范围而言，通过将总测量范围划分成总共多个量化范围来设置用于对测量值进行采样的模数转换器的整体分辨率，并且通过将工作范围细分成多个量化范围来设置包含有工作点的工作范围的数模转换器的工作范围分辨率。所获得的优点是可根据需要彼此独立的设置用于对物理变量的测量值进行检测的分辨率以及用于对变化值进行检测的分辨率，例如将较高分辨率设置为用于对变化值进行检测以便尽可能精确地对物理变量的变化进行监控。

根据本发明的测量系统，相加装置包括：数模转换器，该数模转换器受控于计算装置并且该数模转换器的输出信号表示偏移值；以及累加电路，将传感器的测量值和数模转换器的输出信号提供给该累加电路以进行累加；或者，模数转换器具有用于对模数转换器的数字化范围的零点的偏移进行调节的偏移电压输入端，并且相加装置包括与偏移电压输入端相连的可控电压源，该电压源可通过计算装置而调节到用于表示偏移值的电压。所获得的优点是兼备高精度的硬布线实现以及部件的最小费用。

根据本发明的测量系统，模数转换器具有用于设置分辨率的控制输入端，所获得的优点是模数转换器的分辨率以及由此其转换时间和其能耗适合于应用的特定要求。尤其是，根据模数转换器是对总测量范围中的物理变量进行测量还是对工作范围中的物理变量的变化值进行检测，可按照简单的方式来设置不同分辨率。

根据本发明的测量系统，模数转换器是∑-Δ转换器的形式。所获得的优点是可对∑-Δ转换器的分辨率和转换时间进行调节并且其耗电量很低。

根据本发明的测量系统，传感器是压力传感器的形式并且测量系统是轮胎压力测量系统的形式。所获得的优点是就耗电量和精度而言根据本发明的测量系统可用作优于传统轮胎压力监控器的轮胎压力监控系统。

根据本发明的数据载体，传送装置发射处于UHF频带的电磁信号。所获得的优点是数据载体可在即就是300与900MHz之间这样的许多监控系统进行工作的频带中进行操作，以便根据本发明的数据载体可集成到这些监控系统之中。

根据本发明的数据载体，数据载体包括接收装置，该接收装置用于接收电磁场并且从电磁场中提取电能以向数据载体提供电能。所获得的优点是数据载体不需要电池或可充电电池这样形式的其自己的能量供给，而是通过所接收到的电磁场从外部提供的，因此它是不需维护的并且可安装在完全密闭的外壳中。

根据本发明的数据载体，提供蓄电池形式的可充电电池或者可充电的能量存储机构，该可充电电池或可充电的能量存储机构可利用来自接收装置可接收到的电磁场的能量进行充电。所获得的优点是所接收的电磁场可向数据载体提供电能，而与具有无源数据载体的情况不同-即使数据载体移出了电磁场的范围，但是由于其临时存储器而使该能量仍可用。

参考在下文中所描述的实施例，通过无限制的示例，可从其显而易见得知本发明的这些及其他方面并将对其进行说明。

附图说明

在附图中：

图1给出了用于说明根据本发明的测量方法的基于时间的示意图；

图2给出了根据本发明的测量系统的第一实施例的方框图；

图3给出了集成到无触点可读数据载体之中的根据本发明的测量系统的第二实施例的方框图；

具体实施方式

图1给出了基于时间的示意图，在下文中借助于该示意图对根据本发明的测量方法进行说明。基于时间的示意图给出了在不同测量时间t1至t4的物理变量M的相应值。在该示例性实施例中假定物理变量M的所有值所处的总测量范围G是128。总测量范围G可取决于用于对物理变量进行检测的传感器的测量范围或者取决于与传感器的下游相连的模数转换器的测量范围。基于时间的示意图中的第一行表示出现了物理变量M的测量值M(t1)为80的第一测量t1。应该注意的是所有数字数据仅仅是用于对根据本发明的测量方法进行解释并且其是随机的。进一步应该注意的是为了清楚起见并不是按比例的示出了测量范围内的测量值。此外，选择总测量范围G之内的工作点AP和工作范围A，该工作范围A开始是由下限值从和上限值AL来定义的。从工作点AP减去下工作范围宽度a(在这里：a＝20)可获得下限值AL。通过将上工作范围宽度b(在这里：b＝12)加到工作点AP上可获得上限值AH。应该注意的是在大多数应用的情况下可选择下和上工作范围宽度a、b是相同宽度。同样地，可使工作范围宽度a，b动态地匹配。工作范围A位于0与32之间，并且因此达到总测量范围G的四分之一。根据本发明的测量方法，通过从工作点AP减去测量值M(t1)，在第一测量时间t1所获取的测量值M(t1)用于形成偏移值V(t1)：

V(t1)＝AP-M(t1)＝20-80＝-60.

该偏移值V(t1)用于随后测量以确定变化值。因此，图1的时间相关性示意图的第二行示出了获取物理变量M的测量值M(t2)为90的第二测量时间t2。根据本发明可通过将在第一测量时间t1所获取的偏移值V(t1)加到测量值M(t2)上来计算变化值C(t2)，即：

C(t2)＝M(t2)+V(t1)＝90+(-60)＝30。

所获取的变化值C(t2)位于工作范围A中，也就是说位于极限值AL与AH之内。根据本发明的测量方法的优点是在获取了位于总测量范围G之内任何位置处的测量值的第一测量之后，仅必须对变化值进行精确地检测，但是与总测量范围G相比这些处于基本上降低的测量范围中，因为在该示例中相应的测量值移动到总测量范围的最低四分之一之内的工作范围之中。用于对测量范围进行采样的模数转换器要求如此，即，越少的电能和/或测量时间，其必须采样的测量范围就越小。根据经验，假定耗电量的产品和要采样的特定值的测量时间是恒定的并且使测量值的幅度线性增加。如在该情况下，如果即就是变化值这样的模数转换器所采样的值仅位于总测量范围的最低四分之一中，那么可预测耗电量平均降低到四分之一。

下述情况需要特殊处理，所述情况即就是测量值显著地变化了以至于由偏移值V(t1)所移动的变化值C(tx)位于优选工作范围A之外。图1的基于时间的示意图的第三行示出了该情况，该第三行示出了测量时间t3。???在测量时间t3出现的测量值M(t3)是110。如果进一步将-60的偏移值V(t1)加到其上，那么获得了变化值C(t3)50。该值位于上限值AH32之上并且因此位于工作范围A之外。换句话说，变化值C(t3)要超出工作点AP多于上工作范围宽度b。必须对偏移值进行校正以便在随后测量期间变化值再次位于工作范围中。根据本发明，为此提供了两种方法。第一，可从工作点AP减去提供用于计算变化值C(t3)的基础的测量值M(t3)或者可选地减去随后的测量值M(tx)并且由该计算所产生的差值可用作各个V(tx)的新偏移值V(t3)以用于随后计算变化值。该过程相应于在获取了第一测量值的情况下在时间t1执行。用于确定已校正的偏移值V的另一方法包括将变量值X加到前述偏移值上。将变量值X选择为至少足够大以便随后变化值C很大可能的再次位移工作范围A之内，其中应该注意的是根据本发明的测量方法最好是用于对缓慢变化的物理变量进行监控，以便从对瞬时测量值或过去的测量值趋向的认识可对随后测量值的趋向进行很好的估计，以便再次通过简单地数学或统计方法可确定适当的变量值。变量值X还可以若干步变化以便使随后变化值C再次进入到工作范围中而不会迫使变化值C突变。在该方法的优选实施例中，如在图1的时间相关性示意图中所说明的，在t3时，通过从工作点AP减去位于工作范围A之外的变化值C(t3)来计算变量值X(t3)，即：

X(t3)＝AP-C(t3)＝20-50＝-30，

并且将变量值X(t3)加到前述偏移值V(t1)上以生成新的偏移值V(t3)：

V(t3)＝V(t1)+X(t3)＝-60+(-30)＝-90。

如在基于时间的示意图中所说明的，在测量时间t4，新的偏移值V(t3)用于确定随后的变化值。显然的是由于现在应用了偏移值V(t3)，因此与测量时间t3相比，不变的测量值M(t4)110导致了位于工作范围A之内的变化值C(t4)20。

图2说明了根据本发明的测量系统1的第一实施例的方框图，该系统被设计用于执行根据本发明的测量方法。测量系统1包括传感器2，该传感器2提供所感测的物理变量M的模拟测量值(M(tx)以作为其输出信号。将传感器2所发射的测量值M(tx)提供给模数转换器ADC的输入端，该模数转换器ADC执行使所接收到的信号数字化并且将数字化的值提供给集成在模数转换器ADC中的计算装置3。???此外，根据本发明的测量系统具有相加装置，该相加装置包括连接在传感器2与模数转换器ADC以及数模转换器DAC之间的累加电路5。将传感器2的测量值M(tx)提供给累加电路5的一个输入端且将数模转换器DAC所提供的输出电压Van(tx)提供给另一输入端，并且使出现在这两个输入端的信号相加且将其从累加电路5的输出端提供给模数转换器ADC的输入端。此外，计算装置具有用于对工作点AP和工作范围A进行调节的输入端3a。根据本发明的测量系统1的操作模式如下：在第一测量时间t1，例如在测量系统的启动时或以定时间隔将数模转换器DAC的输出设置为零，以便将存在于累加电路5的测量值M(t1)不变的传送到模数转换器ADC并在模数转换器ADC中使其进行数字化。通过经由输入端3a从预定的工作点AP减去测量值M(t1)且将该相减结果存储为偏移值V(t1)并且同时将其作为输入信号提供给下述数模转换器DAC的输入端，计算装置3根据数字化的测量值M(t1)来计算偏移值V(t1)，所述数模转换器DAC用于将偏移值V(t1)转换为模拟电压Van(t1)并将其提供给累加电路5的输入端。累加电路5现在将变化信号C(tx)提供给模数转换器ADC，该信号与测量值M(tx)与模拟偏移值Van(t1)的总和相对应。模数转换器ADC在输出端OUT输出了数字化的变化信号C(tx)以供未说明的监控设备(未示出)进一步之用，未被示出。应该注意的是除了变化信号C(tx)之外通过输出端OUT还输出了要确定偏移值(Vt1)所基于的测量值M(t1)以及所计算的偏移值V(t1)，以便允许监控设备(未示出)全面的估计物理变量的倾向。在测量系统1的另一结构中，不是输出端OUT的变化信号C(tx)，而是可输出由计算装置3所重建的测量值，该值是根据比偏移值V(t1)要小的变化值C(tx)所计算的。

只要变化值C(tx)移到工作范围A之内，则保持偏移值V(t1)。如果变化值C(tx)位于工作范围A之外，那么如上面参考图1所说明的，根据本发明的测量方法来执行偏移值的重新计算。因为在初始确定之后或者如果可用则对偏移值进行重调节之后，累加电路5仅将位于总测量范围的很小范围中的输入信号发送到根据本发明的测量系统1中的模数转换器ADC，该模数转换器ADC可利用降低的功耗以及减少的转换时间来执行使所提供信号数字化。在优选实施例中，模数转换器ADC是∑-Δ转换器的形式并且具有用于改变分辨率和转换时间的输入端，以便总测量范围的分辨率以及所选工作范围的是可调节的。

根据本发明的测量系统1可极好地适合于在下述监控系统中使用，在所述监控系统中必须对相对缓慢变化的物理变量进行监控或者在监控系统中物理变量的变化而不是其绝对值是很重要的。根据本发明的测量系统1在很少电能可用于供给测量系统1的所有这些应用中具有特定优点。这种应用例如包括轮胎压力监控系统，其中直接将测量系统构建在轮胎或轮缘(wheel rim)中并且压力传感器用作传感器2。

图3示出了集成在无触点可读数据载体10中的根据本发明的测量系统1’的第二实施例的方框图。测量系统1’包括诸如压力或温度传感器这样的传感器2，该传感器对物理变量M进行感测并且将测量值M(tx)发送到模数转换器ADC，该模数转换器ADC使所接收到的测量值数字化并且将数字化的值发送到集成在模数转换器ADC之中的计算装置3。计算装置3具有用于对工作点AP和工作范围A进行调节的输入端3a。计算装置3根据本发明的测量方法而由所接收到的测定值M(tx)和工作点AP来计算偏移值V(tx)。将该偏移值V(tx)提供给可控电压源4，该可控电压源4响应偏移值而产生提供给模数转换器ADC的偏移电压输入端OS的ADC电压并且使模数转换器ADC的量化范围移动与偏移值V(tx)相对应的量，以便模数转换器ADC将与测量值M(tx)与偏移值V(tx)的相加相对应的变化值传送到其输出端OUT。

将变化值C(tx)提供给空中接口6的传送装置TRANS，该传送装置包括诸如天线或线圈这样的用于传送并接收电磁信号的耦合元件7。传送装置TRANS通过该耦合元件将电磁信号形式的变化值C(tx)传送到用于估算该变化值C(tx)的读取站9。在优选实施例中，传送装置TRANS在300与900MHz之间的UHF频率范围中进行操作。然而，传送装置的频率范围不受到任何具体限制。传送装置可操作的其他频率范围例如位于125kHz、13.56MHz、或者2.4GHz。形成于其中的数据载体10和测量系统1‘可以是由电池供电的。在这里，优选的是通过在空中接口6中构建用于接收读取站所建立的电磁场的接收装置REIC、从该电磁场中提取电能、并且将其提供给进行充电和临时存储的能量储备机构8而利用可通过来自电磁场的能量而充电的蓄电池或可充电的能量存储机构8作为电池，以便可对数据载体10的所有组件供电。或者，数据载体10是无源数据载体的形式。

Claims

1.一种用于测量物理变量的测量方法，包括：

-选择位于要测量的物理变量(M)的总测量范围(G)之内的工作点(AP)；

-在第一测量时间(t1)对物理变量的测量值(M(t1))进行检测；

-确定作为从工作点(AP)减去在第一测量时间所测量的测量值(M(t1))的结果的偏移值(V(t1))；

-通过在随后测量时间(t2，t3...tx)获取物理变量的随后测量值(M(t2)，M(t3)...M(tx))并且将该偏移值(V(t1))加到随后测量值上来形成物理变量(M)的变化值(C(t2)，C(t3)...C(tx))。

2.如权利要求1所述的测量方法，其中如果变化值(C(t3))位于预定工作范围(A)之外，那么通过将变量值(X(t3))加到先前的偏移值(V(t1))上来确定新的偏移值(V(t3))。

3.如权利要求2所述的测量方法，其中通过从工作点(AP)减去变化值(C(t3))来计算该变量值(X(t3))。

4.如权利要求1所述的测量方法，其中如果变化值(C(t3))位于预定工作范围(A)之外，那么将新的偏移值(V(t3)，V(tx))确定为从工作点(AP)减去在该测量时间(t3)或随后测量时间(tx)所测量的测量值(M(t3)，M(tx))的结果。

5.如权利要求1所述的测量方法，其中对于要测量的物理变量(M)的总测量范围(G)而言，通过将总测量范围(G)划分成总共多个量化范围来设置用于对测量值进行采样的模数转换器(ADC)的整体分辨率，并且通过将工作范围细分成多个量化范围来设置包含有工作点(AP)的工作范围(A)的数模转换器的工作范围分辨率。

6.一种测量系统(1，1’)，具有：

传感器(2)，用于对物理变量(M)进行检测并且发射出所检测的物理变量的测量值(M(tx))；

模数转换器(ADC)，用于对传感器所发射出的测量值(M(tx))进行检测并且将其转换成数字测量值；

计算装置(3)，用于确定作为从位于物理变量的总测量范围(G)之内的所选工作点(AP)减去在第一测量时间(t1)所测量的测量值(M(t1))的差值的偏移值(V(t1))；以及

相加装置，将该相加装置构造成将偏移值(V(t1))加到提供给模数转换器(ADC)的测量值上，以便模数转换器(ADC)提供由所检测的测量值(M(tx))加上偏移值(V(t1))所形成的物理变量的变化值(C(tx))以作为输出值。

7.如权利要求6所述的测量系统，其中相加装置包括：

数模转换器(DAC)，该数模转换器受控于计算装置(3)并且该数模转换器的输出信号(Van(tx))表示偏移值(V(tx))；以及

累加电路(5)，将传感器(2)的测量值(M(tx))和数模转换器的输出信号(Van(tx))提供给该累加电路以进行累加。

8.如权利要求6所述的测量系统，其中模数转换器(ADC)具有用于对模数转换器的数字化范围的零点的偏移进行调节的偏移电压输入端(OS)，并且相加装置包括与偏移电压输入端(OS)相连的可控电压源(4)，该电压源可通过计算装置(3)而调节到用于表示偏移值的电压。

9.如权利要求6所述的测量系统，其中模数转换器(ADC)具有用于设置分辨率的控制输入端(RC)。

10.如权利要求6所述的测量系统，其中模数转换器(ADC)是∑-Δ转换器的形式。

11.如权利要求6所述的测量系统，其中传感器(2)是压力传感器的形式并且测量系统(1，1’)是轮胎压力测量系统的形式。

12.一种用于对物理变量进行测量的数据载体(10)，该数据载体具有权利要求6至11任何一个中所要求的测量系统(1，1’)，其中数据载体(10)包括传送装置(TRANS)，该传送装置用于对测量系统所确定的已测量的物理变量(M)的变化值(C(tx))和/或测量值(M(tx))进行无线传送。

13.如权利要求12所述的数据载体，其中传送装置(TRANS)发射处于UHF频带的电磁信号。

14.如权利要求12所述的数据载体，其中数据载体(10)包括接收装置(REIC)，该接收装置用于接收电磁场并且从电磁场中提取电能以向数据载体提供电能。

15.如权利要求14所述的数据载体，其中提供蓄电池形式的可充电电池或者可充电的能量存储机构(8)，该可充电电池或可充电的能量存储机构可利用来自接收装置(REIC)可接收到的电磁场的能量进行充电。