CN105415987B - 一种无源声表面波传感装置及智能轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源声表面波传感装置及智能轮胎，所述无源声表面波传感装置包括底座和声表面波传感器，所述底座和声表面波传感器为可拆卸连接，所述底座至少包括电路板以及设置在所述电路板上的天线，所述电路板上设有与所述天线电连接的触点，所述声表面波传感器具有与所述触点一一对应的引脚，所述声表面波传感器安装在所述底座上时，所述引脚与其所对应的触点电连接。本发明的无源声表面波传感装置无需电池来维持其工作，与有源装置相比具有体积小、重量小的优点，且具有一定的耐高温高压的性能。

Description

一种无源声表面波传感装置及智能轮胎

技术领域

本发明涉及一种传感装置，具体地说，是涉及一种无源声表面波传感装置及智能轮胎。

背景技术

轮胎压力监测系统（Tire pressure monitoring system ,简称TPMS）作为一种预警系统，不仅提供“事前主动”型安全保护，通过实时监测轮胎压力、温度，有效预防轮胎爆胎事故，而且可以降低汽车油耗，保障整车的性能与寿命，具有经济效益和绿色环保作用。

胎压传感装置为轮胎压力监测系统的主要传感器件，目前，市场上的胎压传感装置一般为有源式，即：将压力传感器、电源、微型处理器、及无线通讯模块集成封装起来，安装于轮胎气门嘴或者轮毂上。有源传感装置需要设置电池维持装置工作，体积较大，而且定期需要更换电池，使用既不方便又不利于环保。此外，安装于轮胎气门嘴或者轮毂上的胎压传感装置不与轮胎直接接触，其所监测的温度为轮胎内空气的温度，并不是轮胎的实时温度，因此气门嘴安装方式和轮毂安装方式对轮胎温度的监测是间接不实时的。再次，将胎压传感装置安装在气门嘴上或者其周围，在轮胎维修、调换过程中容易造成气嘴或发射模块的损坏，导致胎压监测系统失效。

发明内容

本发明为了解决现有有源胎压传感装置存在的各种问题，提出了一种无源声表面波传感装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种无源声表面波传感装置，包括底座和声表面波传感器，所述底座和声表面波传感器为可拆卸连接，所述底座至少包括电路板以及设置在所述电路板上的天线，所述电路板上设有与所述天线电连接的触点，所述声表面波传感器具有与所述触点一一对应的引脚，所述声表面波传感器安装在所述底座上时，所述引脚与其所对应的触点电连接。

进一步的，为了方便将底座与轮胎固定，所述底座还包括固定在所述电路板下表面的支撑板，所述电路板为环形，所述支撑板上形成有带有内螺纹的凸块，所述凸块伸入至所述电路板的内圆孔中，所述声表面波传感器上设有与所述内螺纹相匹配的螺栓。

又进一步的，为了能够将底座在轮胎硫化时即可以实现与轮胎的固定，所述支撑板下表面固定有橡胶片。

优选的，由于底座需要经过轮胎的硫化过程，所述支撑板应具有耐高温高压的性能，因此，所述支撑板优选采用不锈钢金属片。

为了节省原材料，节约制作成本，所述的支撑板为圆形，所述支撑板的半径大于所述电路板的外圆半径，所述电路板还包括相对称设置的两个翼边，所述天线为两个，分别置于所述的两个翼边上，所述两个翼边自由端之间的距离不小于所述支撑板的直径。

其中，所述电路板为PCB电路板。

为了能够将表面波传感器安装在所述底座上时，所述引脚能够与触点保持良好的电连接，所述凸块的高度不大于所述电路板的厚度。

基于上述的一种无源声表面波传感装置，本发明同时提供了一种智能轮胎，包括前面任一项所述的无源声表面波传感装置，所述底座固设在所述轮胎的内表面上。

进一步的，所述底座硫化固定在所述轮胎的内表面上。

又进一步的，所述的底座硫化固定在所述轮胎的内表面上之前，还包括罩在所述电路板上表面的金属封盖，所述金属封盖上设有与所述内螺纹相配合的第二螺栓，所述金属封盖安装在所述底座上时，至少将所述触点密封在金属封盖内，所述轮胎硫化完成后，将所述金属封盖取下，并且将所述声表面传感器安装在所述底座上。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的无源声表面波传感装置，采用无源的声表面波传感器对压力、温度等参数进行检测，可以避免一切有源装置的一系列问题，可以广泛的适用于不方便更换电池（如轮胎内侧、密闭的装置内等）的使用环境，本无源声表面波传感装置可以直接设置在轮胎内表面，与胎体直接接触，能够直接实时测量轮胎的温度。此外，底座和声表面波传感器为可拆卸连接结构，可以将底座在轮胎硫化时将其固定在轮胎内表面，轮胎生产好之后将声表面波传感器固定在底座上即可，避免了将固定声表面波传感器固定在轮胎时需要经过高温高压的硫化过程导致其容易受到损坏的问题。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提出的无源声表面波传感装置一种实施例结构示意图；

图2是图1中电路板101的主视图；

图3是图1中声表面波传感器2的结构示意图；

图4是本发明所提出的无源声表面波传感装置另外一种实施结构示意图；

图5是实施例二中无源声表面波传感装置在安装时的状态结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，本实施例提供了一种无源声表面波传感装置，如图1所示，包括底座1和声表面波传感器2，所述底座1和声表面波传感器2为可拆卸连接，所述底座1至少包括电路板101以及设置在所述电路板101上的天线102，如图2所示，为电路板101的主视图，所述电路板101上设有与所述天线102电连接的触点103，如图3所示，所述声表面波传感器2具有与所述触点103一一对应的引脚201，所述安装在所述底座1上时，所述引脚201与其所对应的触点103电连接。本实施例的无源声表面波传感装置，利用声表面波传感原理，为一种无源检测器件，通过外界向其发送问询信号，由于无源声表面波传感器2在不同压力、温度等环境下参数特性也相应的改变，这种改变将反映在对问询信号的反馈信号中，外界通过分析其反馈信号，即可得到压力、温度等信息。本无源声表面波传感装置可以广泛的适用于不方便更换电池（如轮胎、罐车等密闭的装置内）的环境，使用及其方便，可以避免目前因为有源装置所产生的一系列问题，底座和声表面波传感器为可拆卸连接结构，通过先将底座比如在轮胎硫化时固定在轮胎内表面，轮胎生产好之后将声表面波传感器固定在底座上即可，避免了将固定声表面波传感器采用常规的安装固定方式需要经过高温高压等恶劣的外部环境导致其容易受到损坏的问题。

作为一个优选实施例，本实施例将结合本无源声表面波传感装置用于胎压检测为例，进行详细说明，如图4所示，为了方便将底座1与轮胎固定，所述底座1还包括固定在所述电路板101下表面的支撑板104，该支撑板104用于支撑电路板101，防止其因高温高压产生形变，另外，支撑板104还用于固定声表面波传感器2，如图2、图4所示，所述电路板101为环形，所述支撑板101上形成有带有内螺纹的凸块105，所述凸块105伸入至所述电路板101的内圆孔中，如图3所示，所述声表面波传感器2上设有与所述内螺纹相匹配的螺栓202，实现声表面波传感器2与底座1的螺纹可拆卸连接。通过将电路板101设置为环形，方便了凸块105穿过电路板101，从而能够与声表面波传感器2连接。

为了方便能够将底座1在轮胎硫化时即可以实现与轮胎的固定，如图4所示，所述支撑板104下表面固定有橡胶片108，由于橡胶的特性，将轮胎及底座2一起进行硫化时，橡胶片108与轮胎的内壁形成一体，进而实现将底座1固定在轮胎的内表面上。

优选的，由于底座1需要经过轮胎的硫化过程，所述支撑板104应具有耐高温高压的性能，因此，所述支撑板优选采用不锈钢金属片实现。

为了节省原材料，节约制作成本，所述的支撑板104应该根据电路板101的形状而定，也即支撑板104优选设计为圆形，为了能够支撑整个电路板101，应当支撑板104的半径大于所述电路板101的外圆半径，为了防止天线较长从电路板上伸出，若接触到下方的金属材质的支撑板104则造成电路短路，影响天线通讯信号，无法实现声表面波传感器2对环境参数的检测，因此，如图2所示，所述电路板101还包括相对称设置的两个翼边106，所述天线102可以为两个，分别置于所述的两个翼边106上，所述两个翼边106自由端之间的距离不小于所述支撑板104的直径。因此，无论天线怎么伸出电路板，均不会与支撑板104接触，其中，两个翼边106与电路板101的材质相同，与电路板101板体时一体的。此外，翼边106的数量可以根据天线102的数量而定。

电路板101可以采用耐高温强力胶粘贴在支撑板104表面或通过采用螺丝固定在支撑板104表面，天线102可直接焊接在电路板101上，如图2中的焊点107处。

其中，所述电路板101可以采用耐高温、高压的PCB电路板，当然也可以采用其他具有同样性能的电路板结构，只要实现能够将天线102通过触点与声表面波传感器2的引脚电连接上即可。

如图4所示，为了能够将表面波传感器2安装在所述底座1上时，所述引脚201能够与触点103保持良好的电连接，所述凸块105的高度不大于所述电路板的厚度。

本实施例的无源声表面波传感装置应用于轮胎胎压以及胎温的检测时，在轮胎胚胎时就可以将声表面波传感器2底座进行植入轮胎内表面，声表面波传感器2本身不进行轮胎硫化过程，只在成品胎形成后，将声表面波传感器2安装到底座1上即可，可以避免声表面波传感器2经历高温高压的硫化工况环境，保护传感器装置不受损，实现声表面波传感器2接收和发送数据的准确性和一致性。

需要说明的是，本实施例的无源声表面波传感装置是一个独立的检测器件，其所应用不限于本实施例所举例的用于胎压检测，还可以应用于如罐车、油箱等装置中进行温度、湿度、压力等参数的检测，具体可以根据实际需要选择合适型号的声表面波传感器2，相应的，底座可以根据其实际的应用环境在结构方面做相应的调整，在不脱离本发明的实质范围所做的变换以及改型，均属于本发明的保护范围。

实施例二，基于实施例一中的一种无源声表面波传感装置，本实施例提供了一种智能轮胎，包括实施例一中所述的无源声表面波传感装置，底座1固设在所述轮胎的内表面上。

优选的，所述底座1硫化固定在所述轮胎的内表面上。

作为一个优选的实施例，为了能够使声表面波传感器2的感压盖子充分暴露在轮胎内的气压环境中，且声表面波传感器2金属盖子边缘处不能有橡胶挤压，因为将会影响声表面波传感器2对压力的感知，如图5所示，所述的底座1硫化固定在所述轮胎的内表面上之前，还包括罩在所述电路板101上表面的金属封盖3，所述金属封盖3上设有与所述内螺纹相配合的第二螺栓，所述金属封盖安装在所述底座上时，至少将所述触点密封在金属封盖内，所述轮胎硫化完成后，将所述金属封盖3取下，并且将所述声表面传感器2安装在所述底座上。金属封盖的作用相当于声表面波传感器2在硫化过程中的替代物。直径需要大于声表面波传感器2传感器的直径，高度要稍高于声表面波传感器2传感器的厚度，目的是保证当声表面波传感器2替换掉金属封盖后，要让声表面波传感器2的感压盖子充分暴露在轮胎内的气压环境中，且声表面波传感器2传感器金属盖子边缘都不能有橡胶挤压影响压力的感知。这样硫化后，旋下金属封盖，安装替换上声表面波传感器2的边缘就不会有橡胶的挤压干扰作用。因此金属封盖外形加工方面必须要考虑硫化后方便卸载，可以在机械加工时在圆筒封盖的一端设计好梅花槽，方便特殊工具对它进行便捷地旋转卸载，以便后续安装上声表面波传感器2。此外，金属封盖还可以防止硫化时橡胶进入到金属封盖内部覆盖区域，比如流动的橡胶影响到触点103的导通性能，导致天线无法与声表面波传感器2电连接。

本实施例的智能轮胎，设置于其内部的传感装置无需电池来维持其工作，与有源装置相比具有体积小、重量小的优点，具有一定的耐高温高压的性能，因此在轮胎行驶时的高温对传感器无影响，此外，无源声表面波传感器的压力和温度信号采集密度高，信号处理速度快，可以达到实时监测轮胎温度和压力的目的；更重要的是，本智能轮胎结合轮胎所特有的性能，也即：为了保障轮胎的平衡以及离心加速度符合安全指标，在轮胎硫化前进行平衡以及离心加速度检测，以保证轮胎的安全，若进行平衡以及离心加速度检测时只是检测安装有底座的轮胎，在安装声表面波传感器后无疑会导致轮胎的平衡和/或离心加速度的改变，不能保障轮胎的安全性能，本实施例的智能轮胎针对该技术问题，通过在其硫化过程中采用金属封盖模拟声表面波传感器，当底座1在轮胎成型后、硫化前将金属封盖连同底座一起植入到轮胎内侧，即在轮胎胚胎时植入到轮胎内表面，在植入轮胎胚胎时，在轮胎硫化前可对轮胎进行动平衡补偿调整，通过设置金属封盖模拟声表面波传感器，所进行动平衡补偿调整更加符合实际声表面波传感器2置入后的情况，保障了平衡以及离心加速度检测的准确性。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无源声表面波传感装置，其特征在于，包括底座和声表面波传感器，所述底座和声表面波传感器为可拆卸连接，所述底座至少包括电路板以及设置在所述电路板上的天线，所述电路板上设有与所述天线电连接的触点，所述声表面波传感器具有与所述触点一一对应的引脚，所述声表面波传感器安装在所述底座上时，所述引脚与其所对应的触点电连接，所述底座还包括固定在所述电路板下表面的支撑板，所述电路板为环形，所述支撑板上形成有带有内螺纹的凸块，所述凸块伸入至所述电路板的内圆孔中，所述声表面波传感器上设有与所述内螺纹相匹配的螺栓。

2.根据权利要求1所述的无源声表面波传感装置，其特征在于，所述支撑板下表面固定有橡胶片。

3.根据权利要求2所述的无源声表面波传感装置，其特征在于，所述支撑板为不锈钢金属片。

4.根据权利要求1-3任一项所述的无源声表面波传感装置，其特征在于，所述的支撑板为圆形，所述支撑板的半径大于所述电路板的外圆半径，所述电路板还包括相对称设置的两个翼边，所述天线为两个，分别置于所述的两个翼边上，所述两个翼边自由端之间的距离不小于所述支撑板的直径。

5.根据权利要求1-3任一项所述的无源声表面波传感装置，其特征在于，所述电路板为PCB电路板。

6.根据权利要求1-3任一项所述的无源声表面波传感装置，其特征在于，所述凸块的高度不大于所述电路板的厚度。

7.一种智能轮胎，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的无源声表面波传感装置，所述底座固设在所述轮胎的内表面上。

8.根据权利要求7所述的智能轮胎，其特征在于，所述底座硫化固定在所述轮胎的内表面上。

9.根据权利要求8所述的智能轮胎，其特征在于，所述的底座硫化固定在所述轮胎的内表面上之前，还包括罩在所述电路板上表面的金属封盖，所述金属封盖上设有与所述内螺纹相配合的第二螺栓，所述金属封盖安装在所述底座上时，至少将所述触点密封在金属封盖内，所述轮胎硫化完成后，将所述金属封盖取下，并且将所述声表面波传感器安装在所述底座上。