CN105501004B - 一种补片式无源声表面波传感装置及智能轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种补片式无源声表面波传感装置及智能轮胎，补片式无源声表面波传感装置包括声表面波传感器和至少包括第一橡胶片和第二橡胶片，第一橡胶片和第二橡胶片的横截面大于声表面波传感器的横截面，声表面波传感器的底部于所述第一橡胶片的上表面上，第二橡胶片中心开设有容所述声表面波传感器穿过的第一中心孔，所述声表面波传感器穿过所述第一中心孔，第二橡胶片与所述第一橡胶片的上表面固连，声表面波传感器包括设置于其底部的引脚，引脚的自由端与天线连接，天线以及部分引脚埋在所述第一橡胶片内。本发明的补片式无源声表面波传感装置，无需提供电源，具有体积小、重量小的优点，具有一定的耐高温高压的性能。

Description

一种补片式无源声表面波传感装置及智能轮胎
技术领域
本发明涉及一种无源声表面波传感装置，具体地说，是涉及一种补片式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：
一种补片式无源声表面波传感装置，包括声表面波传感器和至少包括第一橡胶片和第二橡胶片，所述第一橡胶片和第二橡胶片的横截面大于所述声表面波传感器的横截面，所述声表面波传感器的底部固设于所述第一橡胶片的上表面上，所述第二橡胶片中心开设有所述声表面波传感器穿过的第一中心孔，所述声表面波传感器穿过所述第一中心孔，所述第二橡胶片与所述第一橡胶片的上表面固连，所述声表面波传感器包括设置于其底部的引脚，所述引脚的自由端与天线连接，所述天线以及部分引脚埋在所述第一橡胶片内。
进一步的，为了能够为声表面波传感器提供较平整的支撑平面，在所述声表面波传感器与所述第一橡胶片之间还固设有PCB电路板，所述PCB电路板上开有与所述引脚相对应的通孔，所述引脚穿过所述通孔与天线连接。PCB电路板具有耐高温、高压的性能，通过设置PCB电路板支撑声表面波传感器，可防止第一橡胶片硫化移动，无法很好的支撑声表面波传感器。
进一步的，在所述第二橡胶片的上表面还固设有第三橡胶片，所述第三橡胶片的中心开设有容所述声表面波传感器穿过的第二中心孔，所述声表面波传感器穿过所述第二中心孔。通过增加第三橡胶片，用于提高声表面波传感器周围的橡胶厚度，形成声表面波传感器顶部依次到第三、二、一橡胶片平滑过渡。
进一步的，所述声表面波传感器的外表面封装有外壳，所述引脚伸出所述外壳外。
为了防止声表面波传感器受到周围橡胶片的挤压作用导致影响声表面波传感器的检测灵敏度，所述第一中心孔和所述第二中心孔的孔径大于所述声表面波传感器的外径。
优选的，所述第一中心孔和所述第二中心孔的内壁与声表面波传感器之间的间隙不小于0.1cm。
优选的，所述第一橡胶片、第二橡胶片、第三橡胶片以及包含其中的无源声表面波传感器装置放在特定模具中经过硫化程序固定成型。
进一步的，所述引脚为两个，与其所连接的天线为弹簧式或者钢丝偶极子天线。
基于上述的一种补片式无源声表面波传感装置，本发明同时提供了一种智能轮胎，包括如权利要求1-8任一项所述的补片式无源声表面波传感装置，所述补片式无源声表面波传感装置固定在所述轮胎的内壁上。
进一步的，所述补片式无源声表面波传感装置通过冷硫化胶水与所述轮胎粘结固定。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的补片式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，通过将无源声表面波传感装置设计成补片式，将其通过低温低压的方式硫化固定在轮胎内表面即可，或者将其用胶水粘在轮胎内表面即可，避免若采用常规方式在轮胎硫化时将其固定，此时固定于轮胎内表面时随着轮胎胎体一起经历高温高压硫化的工序，从而避免在胎体硫化加工的过程中，其硫化温度和硫化罐中的压力均较大，在此类工况环境下导致声表面波传感器容易损坏。
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是本发明所提出的补片式无源声表面波传感装置一种实施例结构示意图；
图2是图的A向视图；
图3是图1中声表面波传感器101的外部结构示意图；
图4是本发明所提出的智能轮胎的一种实施例结构示意图。
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补片式无源声表面波传感装置，如图1所示，包括声表面波传感器101和至少包括第一橡胶片201和第二橡胶片202，所述第一橡胶片201和第二橡胶片202的横截面大于所述声表面波传感器101的横截面，所述声表面波传感器101的底部固设于所述第一橡胶片201的上表面上，如图2所示，为图1的A向视图，所述第二橡胶片202中心开设有容所述声表面波传感器穿过的第一中心孔204，所述声表面波传感器101穿过所述第一中心孔204，所述第二橡胶片202与所述第一橡胶片201的上表面固连，所述声表面波传感器101包括设置于其底部的引脚102，所述引脚102的自由端与天线103连接，所述天线103以及部分引脚102埋在所述第一橡胶片201内。本无源声表面波传感装置，通过采用第一橡胶片固定声表面波传感器101，以及配合第二橡胶片保护声表面波传感器101的外围，位于声表面波传感器101顶部的压力感应点暴露于外面，整体组成贴片式结构设计，安装时只需将第一橡胶片201固定于目标位置即可。
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101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。本补片式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，采用补片式结构设计，在安装时只需将第一橡胶片201固定于目标位置即可，比如可以采用胶水粘结，或者也可以采用低温低压硫化，使其与目标位置凝结成一体即可，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，为了防止若采用低温低压硫化的方式将本补片式无源声表面波传感装置固定导致第一橡胶片201硫化移动，需要为声表面波传感器提供较平整的支撑平面，如图1所示，优选在所述声表面波传感器101与所述第一橡胶片201之间还固设有PCB电路板301，所述PCB电路板301上开有与所述引脚102相对应的通孔，所述引脚102穿过所述通孔与天线103连接。PCB电路板301具有耐高温、高压的性能，通过设置PCB电路板301支撑声表面波传感器101，可解决第一橡胶片硫化移动的话无法很好的支撑声表面波传感器的问题。当然，本实施例不限于所举例的PCB电路板，也可以采用其他耐高温高压的硬质板状结构。
如图1所示，在所述第二橡胶片202的上表面还固设有第三橡胶片203，所述第三橡胶片203的中心开设有容所述声表面波传感器101穿过的第二中心孔，所述声表面波传感器101穿过所述第二中心孔。通过增加第三橡胶片301，用于提高声表面波传感器101周围的橡胶厚度，形成声表面波传感器101顶部到第三橡胶片203、到第二橡胶片202、再到第一橡胶片201的平滑过渡。
为了保护传感器的内部结构，如图3所示，所述声表面波传感器101的外表面封装有外壳104，所述引脚102伸出所述外壳外。声表面波传感器101的顶部为压力感应点105，用于感应外界温度或者压力。
为了防止声表面波传感器受到周围橡胶片的挤压作用导致影响声表面波传感器的检测灵敏度，所述第一中心孔和所述第二中心孔的孔径大于所述声表面波传感器的外径。
优选的，所述第一中心孔和所述第二中心孔的内壁与声表面波传感器之间的间隙401不小于0.1cm，以避免周围橡胶片贴近声表面波传感器，对其带来额外的附加压力，影响精确度。
利用橡胶硫化时所能产生的不变黏，不易折断等良好的性能，优选所述第一橡胶片201和第二橡胶片202以及第三橡胶片203硫化固定成型。
其中，本实施例中的所举例的无源声表面波传感器的引脚102为两个，与其所连接的天线103可以为弹簧式或者钢丝偶极子天线。
实施例二，基于实施例一中的一种补片式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补片式无源声表面波传感装置，其中，如图4所示，所述补片式无源声表面波传感装置1固定在所述轮胎2的内壁上。当然，所述补片式无源声表面波传感装置1也可以固定在所述轮胎2的内壁侧表面处，即在轮胎内侧贴近轮辋附近处。
作为一个优选的实施例，所述补片式无源声表面波传感装置1通过冷硫化胶水与所述轮胎2粘结固定。
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。
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)

1.一种补片式无源声表面波传感装置，其特征在于，包括声表面波传感器和至少包括第一橡胶片和第二橡胶片，所述第一橡胶片和第二橡胶片的横截面大于所述声表面波传感器的横截面，所述声表面波传感器的底部固设于所述第一橡胶片的上表面上，所述第二橡胶片中心开设有容所述声表面波传感器穿过的第一中心孔，所述声表面波传感器穿过所述第一中心孔，所述第二橡胶片与所述第一橡胶片的上表面固连，所述声表面波传感器包括设置于其底部的引脚，所述引脚的自由端与天线连接，所述天线以及部分引脚埋在所述第一橡胶片内，在所述声表面波传感器与所述第一橡胶片之间还固设有PCB 电路板，所述PCB电路板上开有与所述引脚相对应的通孔，所述引脚穿过所述通孔与天线连接，所述补片式无源声表面波传感装置通过低温低压硫化的方式与轮胎固定。
2.根据权利要求1 所述的补片式无源声表面波传感装置，其特征在于，在所述第二橡胶片的上表面还固设有第三橡胶片，所述第三橡胶片的中心开设有所述声表面波传感器穿过的第二中心孔，所述声表面波传感器穿过所述第二中心孔。
3.根据权利要求2 所述的补片式无源声表面波传感装置，其特征在于，所述声表面波传感器的外表面封装有外壳，所述引脚伸出所述外壳外。
4.根据权利要求1所述的补片式无源声表面波传感装置，其特征在于，所述第一中心孔和所述第二中心孔的孔径大于所述声表面波传感器的外径。
5.根据权利要求4 所述的补片式无源声表面波传感装置，其特征在于，所述第一中心孔和所述第二中心孔的内壁与声表面波传感器之间的间隙不小于0.1cm。
6.根据权利要求1所述的补片式无源声表面波传感装置，其特征在于，所述第一橡胶片、第二橡胶片、第三橡胶片以及包含其中的无源声表面波传感器装置放在特定模具中经过硫化程序固定成型。
7.根据权利要求1 所述的补片式无源声表面波传感装置，其特征在于，所述引脚为两个，与其所连接的天线为弹簧式或者钢丝偶极子天线。
8.一种智能轮胎，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的补片式无源声表面波传感装置，所述补片式无源声表面波传感装置固定在所述轮胎的内壁上。
9.根据权利要求8 所述的智能轮胎，其特征在于，所述补片式无源声表面波传感装置通过冷硫化胶水与所述轮胎粘结固定。
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