CN111566871B - 安装组件的参数测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安装组件的参数测量系统，所述系统包括用于测量安装组件的参数的电子设备以及包含该电子设备的由弹性体材料制成的粘结界面。所述测量电子设备包括：‑UHF射频天线；‑电子板，该电子板具有连接到UHF射频天线的电子芯片、用于测量安装组件的参数的传感器、微控制器和电路。该测量系统的特征在于，其包括连接至电子板的接地面，电子板包括能量管理器和电容性元件，电子芯片与UHF射频天线之间的连接是电连接，并且电子芯片、微控制器和测量传感器是低能耗的组件。

Description

安装组件的参数测量系统

技术领域

本发明涉及一种用于监测安装组件的参数的电子系统，该安装组件包括配备有这样的系统的飞机轮胎外胎，所述系统使得可以按需远距离进行询问，而无需对安装组件进行物理操作。

背景技术

在过去的几年中，出于安全原因，已经开发了围绕称为TPMS(轮胎压力监测系统的缩写)的技术构建的机轮模块，这使得可以与安装组件建立通信，从而避免在例如安装组件损失充气压力的情况下发生事故的风险。这些装置是有源电子装置，一方面包括传感器，所述传感器测量机轮的参数，例如轮胎外胎和轮辋之间包含的充气压力或加压流体的温度，另一方面，包括具有专用能量源的射频通信装置，以用于与运载工具或控制单元对话。这些机轮模块通常还包括电子芯片和存储空间，以便管理、后期处理或存储机轮部件的数量。

这些并入机轮的部件之一(例如，轮辋或轮胎外胎)中的机轮模块的功能正在定期增加。通常围绕TMS技术(TMS是“轮胎安装传感器”的首字母缩写)构建的最新进展建议将所有或部分的此机轮模块移至轮胎外胎的胎冠块。

此外，在航空领域，安装组件在起飞和着陆阶段承受的高热机械应力以及与该活动有关的监管约束使得利用电子系统特别是利用诸如电池中发现的可移动元件变得复杂。一方面，这些机械应力，例如由高速接触区域的入口或出口处的冲击的震动所产生的机械应力，使这些可移动部件过早地且不可控地劣化。另一方面，必须确保这些电子系统的集成不会损害安装组件的耐久性，尤其是不会损害轮胎外胎的耐久性。因此，有必要对安装组件中的该电子系统的集成进行优化。

此外，与制动有关的剧烈热应力使安装组件内的温度不均匀。因此，传感器相对于这些热源的位置极大地影响了安装组件的流体腔的温度的测量。例如，在制动阶段，机轮加热会极大地干扰使用安装在轮辋阀上的TPMS系统进行的温度测量。

最后，在航空中使用的安装组件的充气压力很高。因此，由于如果操作不当会导致轮胎外胎破裂的危险，因此对安装组件进行手动维护操作是很棘手的。

要解决的技术问题在于，定义一种并入安装组件中的无线电通信电子系统，该无线电通信电子系统与安装组件上的热机械应力以及航空监管约束兼容，同时允许电子系统在任何时间并且远距离进行通信。

发明内容

本发明涉及一种用于测量安装组件的参数的系统。安装组件包括轮胎外胎和机轮。该测量系统包括安装组件的参数的测量电子设备以及由弹性体材料制成的粘结界面；所述粘结界面部分地围绕测量电子设备，并且用作轮胎外胎与测量电子设备之间的界面。所述测量电子设备包括：

-UHF射频天线；

-电子板，其包括：

-电子芯片，该电子芯片连接到UHF射频天线；

-至少一个传感器，所述传感器用于测量安装组件的参数；

-微控制器；

-电路，所述电路将电子芯片、微控制器和用于测量安装组件的参数的传感器连接在一起。

所述测量系统的特征在于：该测量系统包括接地面，所述接地面连接至电子板；所述电子板包括电容性元件和能量管理器；电子芯片与UHF射频天线之间的连接是电性的；电子芯片、微控制器和用于测量安装组件的参数的至少一个传感器是低能耗的组件。

测量系统使得可以通过距安装组件远距离的UHF(超高频的缩写)射频发射/接收设备进行通信。具体地，所述射频天线在这里是远场辐射天线，其使得可以在UHF射频设备与测量系统之间进行远距离通信，同时使得对两个对象的相对位置的约束最小。因此，测量系统更易于使用。在小尺寸的UHF射频天线和合适的射频读取距离之间，UHF频段是最好的折衷方案。此外，射频天线的小尺寸便于将其集成到安装组件中，特别是集成到轮胎外胎中，而不会显著损害各种结构的耐久性。最后，射频天线的小尺寸使得可以限制该天线带来的附加重量。此外，将射频天线插入由弹性体混合物制成的粘结界面中确保了射频波相对于自由空间的传播速度的改变，从而导致射频天线的有用长度减小。此外，该界面便于将该测量系统集成到轮胎外胎中，特别是在该轮胎外胎已经固化之后。具体地，即使轮胎处于固化状态，弹性体/弹性体的粘合也便于将界面与具有或不具有粘合促进剂的轮胎粘合。最后，UHF射频天线的小尺寸可以限制粘结界面占用的体积，这也便于将UHF射频天线并入轮胎中。一方面，该射频设备包括用于所述测量系统的射频发射器和用于监听所述测量系统的射频接收器。这两个功能可以由同一个通信仪器执行。该UHF射频设备发送和接收包括在300MHz至3GHz之间的UHF频段(具体地，大约430MHz以及包括在860MHz至960MHz之间的频段)中的射频波，所述射频波由电子测量设备的UHF射频天线接收或发送。

然后，捕获的射频能量以电能传输到电子芯片。射频天线和电子芯片之间的电连接的使用优化了这些组件之间的功率传输效率，这与电磁耦合解决方案(例如电感解决方案)相反，电磁耦合解决方案的效率较低。

在这种情况下，电子芯片、微控制器和用于测量安装组件的参数的传感器是低能耗的组件。表述“低能耗”在此理解为所述组件的激活能较低。此外，所述组件的待机模式使漏电流最小，并且使所述组的工作时间短。此外，电子芯片通过能量管理器优化了向电子板的能量传输。所述能量管理器控制存储一定大小的能量的电容性元件的充电和放电，而没有电池的结构缺陷。但是，所存储的能量大小必须低于电池中的能量。当达到电容性元件中特定的阈值存储水平时，能量管理器将能量传输到电子板上。这种能量传输唤醒了仍处于待机状态的电子板组件，然后启动了测量程序。此外，测量传感器通过微控制器优化了能量消耗。该存储能量的系统是必需的，因为测量系统是无源的，并且因为测量传感器和测量系统的组件需要能量来执行其功能。鉴于测量系统在远场进行远距离询问，因此特别是由于两个对象的通信天线之间的间隔并且由于两个天线的主方向的随机相对位置，UHF射频设备传输的一些能量耗散了。这些条件，即天线的间隔和随机相对位置，是为便于使用测量系统而设置的约束条件。同样为了使测量系统的能量消耗最小，特别是在不使用测量系统时，测量系统的电子组件属于低能耗类别。

最后，电子芯片的发射通信是无源的，没有能量源。通过电子芯片的阻抗的变化、使用接收的信号来反射和调制发送的信号。

当需要时，在微控制器和测量传感器之间使用模拟/数字转换器，以在数字信息和模拟信息之间进行转换，这些信息是用于或来自于模拟测量传感器的。然后，所收集的数字信息发送到电子芯片的存储空间，然后再由同一电子芯片转换成特定的电信号，该特定的电信号被分配到UHF射频天线。该UHF射频天线将电信号转换成射频信号，该射频信号被发送到射频接收设备。

测量系统包括连接到电子板的接地面，从而使得电子板的所有组件连接到相同的参考电压。这使得被视为整体的电子板的寄生干扰最小，从而限制了采集设备的测量中的背景噪声。此外，该接地面使得测量系统可以更好地满足关于电磁干扰的航空监管约束。

根据一个具体实施方案，UHF射频天线是半波偶极单频带天线，其总长度L包括在以下范围之间：

0.9*C/(2*f)<L<1.1*C/(2*f)，

其中，C是嵌入UHF射频天线(20)的介质中的射频波的速度，f是UHF射频天线(20)的通信频率。

在UHF射频天线中，半波偶极天线是一种廉价的基本设计天线，主要由至少两个与天线轴线对准的同轴绞线构成，所述绞线的一端连接在一起，并且彼此分开。此外，与多频带或定向天线的集成相比，将该基本设计的天线集成到轮胎外胎中更容易。天线的总长度L对应于射频天线的半波长。当天线是单频带时，将天线的使用频率设置为具有窄带宽的中心频率。这使得可以将能量集中在一个狭窄的频谱上，从而在发送和接收时，使UHF射频设备和射频天线之间的能量传输最大。如果辐射到射频天线或从射频天线辐射的功率受到限制，则这种类型的设计适用于传输最大辐射能量。最后，半波偶极天线在发射和接收时都使得辐射可以进入天线周围的较大空间，即，半波偶极天线是所谓的全向天线。因此，由于射频天线相对于地球坐标系的随机角度位置以及UHF射频设备相对于安装组件的随机位置，半波偶极天线非常适合在安装组件中使用。

应当注意，射频波以这样的速度移动，该速度取决于通信天线所在的介质的性质，特别是介电性质。因此，由于测量系统的射频天线被由弹性体混合物制成的界面所包围，因此考虑平均介电常数值为5以确定射频波的速度C。

根据一个非常具体实施方案，半波偶极天线由至少两个绞线组成，沿着每根绞线行进的路径L0的长度包括在以下范围之间：

0.5*C/(4*f)<L0<2.0*C/(4*f)，

其中，C是嵌入绞线的介质中的射频波的速度，f是UHF射频天线的通信频率。

尽管半波偶极天线在由半波长决定的中心频率下工作，但是将半波偶极天线集成到轮胎外胎中会导致天线的射频操作中断。实际上，天线的波长不仅取决于中心频率，而且取决于嵌入天线的介质中的波的速度系数。但是，制成粘结界面以及轮胎外胎的弹性体混合物对该速度系数也具有显著影响，特别是因为弹性体混合物改变了具有射频天线的介质的相对介电常数。当然，根据弹性体混合物或由这些弹性体混合物形成的织物的化学组成，特别是根据碳的量，相对于介质的自由空间的相对介电常数改变。由于在粘结界面和轮胎外胎内使用的混合物的非一致性、混合物的几何形状以及轮胎外胎中测量系统的各种可能位置，在天线的每个绞线中行进的路径的长度值的范围很宽，以适应任何情况。在这种情况下，将弹性体混合物的平均相对介电常数设置为参考值；然后定义大约为5的值。

有利地，半波偶极天线的绞线包含在包括线性、曲折、弯曲、螺旋形的组中。

这些是半波偶极天线的绞线的各种设计模式。最常规的是线性绞线，由于其一维特征，其具有最小的空间体积。线性绞线使得可以优化与射频设备交换的射频能量和传输到射频天线的电能之间的能量传输。具体而言，如果绞线的整个长度与射频波产生的电场完全对准，则效率最佳。然而，这种绞线相对于横向于绞线方向的机械应力是脆弱的。最后，这种绞线在其主要尺寸方面相对于轮胎外胎的尺寸是庞大的，仅便于将其适度地集成到该物体中，尤其是如果该物体的尺寸较小的话。

曲折和弯曲的解决方案使绞线在长度方面紧凑，从而不利于在天线平面的第二方向上延长。具体地，这些是二维绞线，这些二维绞线在垂直于绞线平面的方向上的尺寸相对于绞线平面的其他尺寸较小。这些形状自然便于将绞线集成到轮胎外胎中。因此，由此改进了轮胎外胎和射频天线的机械耐久性。然而，由于整个绞线与由射频波产生的电场的方向不对准，所以这种改进不利于能量效率。

最后，螺旋绞线是三维结构元件，非常适合吸收轮胎外胎承受的热机械变形，无论应力的方向如何，从而确保了射频天线的良好机械耐久性并便于天线在轮胎外胎中定位。此外，通过第三维度获得的绞线的紧密度便于将射频天线集成到轮胎外胎中，特别是对于小尺寸的轮胎外胎。但是，这种紧凑度不利于能量传输的效率。最后，这种类型的天线在其生产和集成到电子板中方面是复杂的，该电子板本质上是二维的。

总之，根据轮胎外胎的尺寸(这将使绞线的集成变得容易或不容易)、测量设备的能量消耗以及测量设备在轮胎外胎中的位置的选择，建议优先选择一种绞线设计而不是另一种绞线设计。然而，完全有可能在同一绞线中组合各种形状，并且使半波偶极天线包括具有不同绞线形状的各种绞线。

根据一个具体实施方案，偶极天线包括形成环路的至少一个折了的绞线，定义了行进路径L0的所述环路的绞线的半周长D由UHF射频天线的方向限定，该半周长D包括在下面范围之间：

0.5*C/(4*f)<D<2.0*C/(4*f)

其中，C是嵌入绞线的介质中的射频波的速度，f是UHF射频天线的通信频率。

这是半波偶极天线的绞线的另一实施方案。这是二维结构元件，因为在垂直于环路的方向上环路的尺寸相对于环路的其他主要尺寸较小。使用位于UHF射频天线方向与环路相交处的环路的几何点来定义半周长。由于粘结界面和轮胎外胎的弹性体混合物的不均匀性、测量设备相对于粘结界面的位置以及测量系统在轮胎外胎中的各种可能插入位置，建议根据情况精确调整长度D，以优化射频设备和射频天线辐射的功率之间的能量交换。但是，在提出的界面中的定义值可以确保足以使测量系统工作的能量大小。

根据一个非常具体的实施方案，绞线的环路具有包含在包括圆形、椭圆形、卵形、矩形、菱形、正方形和多边形的组中的形状。

无论环路的形状如何，都使得可以形成限定周长的闭合环路。因此，可以使环路的形状适应电子设备的几何约束。具体地，辐射天线与电子板的接近度可以影响可用于限定辐射天线的绞线的环路的空间。为了形成尽可能紧凑的电子设备，以优化电子设备和必须容纳该电子设备的轮胎外胎的机械耐久性，设计者将在考虑这样的绞线的制造成本和约束的同时选择特定的绞线结构。

根据另一个非常具体的实施方案，半周长D的环路集成到电路的接地面中。

这是一个非常具体的实施方案，其中接地面的尺寸使得接地面可以用作偶极天线的绞线。绞线的这种结构改善了天线绞线的机械阻力，此外使偶极天线的制造成本最小。

有利地，占至少一个绞线的行进路径L0的至少50％的绞线的定向路径L1被定向在UHF射频天线的方向上。

如果行进路径L0的长度使得辐射天线的谐振频率可以集中在与辐射天线通信的射频设备的中心频率上，则还可以通过将辐射天线的轴线与射频设备的电场对准来提高这两个结构之间的能量传输效率。当然，如果射频设备的电场恒定并且辐射天线完全对准，则效率最高。但是，如果将绞线长度的50％对准，则效率足以使电子设备正常工作。这是从射频设备到电子设备的能量传输效率与插入轮胎外胎的辐射天线的机械耐久性之间的折衷。

非常有利地，占绞线的定向路径L1的至少70％、优选80％的最佳定向路径L2是连续的。此外，最佳定向路径L2位于包括固定到电子芯片的绞线的端部的绞线的部分中。

这些独特的特征对辐射天线和射频设备之间的能量传输具有类似和额外的影响。具体地，这些特征增加了射频设备的电场与流过辐射天线的电流的大小之间的相互作用，该电流与电子设备的电路直接连通。

根据一个具体实施方案，电子板、接地面和UHF射频天线的一部分涂覆有聚对二甲苯块体。

测量系统的元件由于这些元件本身的结构或它们的连接而易碎。该测量系统旨在插入承受高热机械应力的飞机轮胎外胎中。因此，将这些元件插入本质上是刚性的聚对二甲苯块体中，可以增加这些元件在高应力环境中的机械耐久性。

此外，电子板的某些组件(例如测量传感器)可能需要与被测量系统外部限制的流体进行接触。但是，从本质上讲，这种流体并不完美。该流体可能包含可变量的水分，也可能包含污垢或杂质，这可能会影响测量传感器的响应。同样，测量系统的辐射天线和接地面可能会与这种流体直接接触，并遭受相同类型的物理化学侵蚀。由于这些原因，由聚对二甲苯提供的气密保护是有效的。

根据一个优选实施方案，UHF射频天线连接到位于UHF射频天线和电子芯片之间的阻抗匹配电路。

阻抗匹配电路通过使UHF射频天线和电子芯片之间的能量损失最小，改善了这两个部件之间的能量传输。这使得传输到电子芯片并因此传输到电子板的电能真正增加。在辐射天线不平衡的情况下，例如在半波偶极子的两个绞线具有不同设计的情况下，这种匹配特别必要。阻抗匹配电路可以使辐射天线达到平衡，并使辐射天线的阻抗与电子芯片匹配。这种匹配可以利用理想情况下为纯电容性或电感性且可以根据匹配要求将其组合在一起的电路来实现。

根据一个具体实施方案，所述粘结界面配备有通孔，所述通孔使得位于所述测量系统外部的流体与用于测量安装组件的参数的至少一个传感器的至少一个有效区域连通。

具体地，如果安装组件的测量传感器测量由安装组件形成的加压流体腔的化学物理性质，例如膨胀压力，则这些传感器必须与该流体腔连接。粘结界面位于轮胎外胎和电子设备之间，所述通孔使得测量传感器的有效部分可以与流体腔连通。

根据另一具体实施方案，用于测量安装组件的参数的传感器包含在包括压力传感器、温度传感器、竖直位置传感器、角位置传感器、加速度计的组中。

在用于测量安装组件的参数的传感器中，最常使用的是压力传感器和温度传感器，因为它们直接测量与安装组件或轮胎外胎的使用和正确操作直接相关的物理量。温度传感器测量安装组件的内部腔体的流体温度或轮胎外胎某些特定区域的温度。但是，也可以采用其他测量传感器，例如加速计和位置传感器，以帮助诊断在另一个传感器进行测量时安装组件或轮胎外胎的正确使用或安装组件的状态。

本发明还涉及一种配备有这种用于测量安装组件的参数的系统的轮胎外胎，其中该轮胎外胎旨在用于空中使用。

轮胎外胎具有适于空中使用的热机械应力的设计。所述外胎包括用于测量安装组件的参数的系统。测量系统通过由弹性材料制成的粘结界面接合到轮胎外胎。在某些实施方案中，如果用于测量安装组件的参数的传感器不需要直接与安装组件的流体腔连通，则测量系统位于同一轮胎外胎内。在其他实施方案中，如果测量设备包括特定传感器(例如表征该腔体的流体的压力传感器或温度传感器)，则其被固定至轮胎外胎的内表面。

附图说明

通过阅读仅通过示例的方式给出的下面的描述并参考附图，将更好地理解本发明，在附图中，相同的部分始终用相同的附图标记表示，其中：

图1示出了根据本发明的电子设备的示意图。

图2是根据本发明的测量系统的截面图。

图3是偶极辐射天线的绞线的俯视图。

图4是根据本发明的形成偶极天线的绞线的环路的俯视图。

具体实施方式

图1示出了用于测量安装组件的参数的系统的电子设备10的示意图。无线电通信部分包括UHF辐射天线20，该UHF辐射天线20通过电子芯片41连接到电子板40。在需要时，在这两个部件之间插入一个阻抗匹配电路21，以便有效地连接UHF辐射天线20和电子板40并优化电能的传输。

电子板40包括确保能量管理的第一子组件。该子组件包括能量管理器42，该能量管理器42用作电子芯片41和电容性元件43之间的接口。具体地，传输到电子芯片41的电能被引导至能量管理器42，该能量管理器42使能量流朝向电容性元件43。该电容性元件43是电子板40的储能器。当电容性元件43已经达到使得电子板40可以进行工作的某个阈值时，电容性元件43的能量经由能量管理器42传输到电子板40。

电子板40还包括第二子组件，其确保测量和对该测量的后处理，从电子芯片41开始，所述第二子组件首先包括微控制器44。该微控制器44确保电子芯片41与测量安装组件的参数的传感器45之间的信息通信。至少，通信是从微控制器44到电子芯片41。通常，通信是双向的。具体地，电子芯片41将来自指令列表的指令发送到微控制器44，或者电子芯片41发送从微控制器44接收的信息(微控制器44验证所传输的信息是相符的)。微控制器44还与测量传感器45通信。至少，通信是从测量传感器45到微控制器44的。通信通常是双向的，以确认传输的信息或从要执行的可能操作的列表向测量传感器传输操作，例如，执行测量或传送测量传感器45的存储器的部分或全部内容，或由测量传感器45执行的任何其他任务。

除了通过电路47连接在一起的前两个子组件之外，电子板40还连接到接地面46。当然，电路47直流电连接电子板40的所有元件。将注意的是，当测量传感器45是模拟传感器时，在微控制器44和测量传感器45之间并入数字/模拟转换器，以便对在特定于电子芯片41的数字模式与测量传感器45的模拟模式之间的信息进行解码或编码。最后，能量管理器42至少将电子板40正确操作所需的能量传输到微控制器44，然后微控制器44将能量重新分配给测量传感器。然而，如图所示，能量管理器也可以直接向测量传感器45以及在需要时向数字/模拟转换器进行供电。

图2是在平面OXZ中切割的用于测量安装组件的参数的系统1的横截面。方向X是UHF辐射天线20的方向，这里UHF辐射天线20是半波偶极子。方向Z是垂直于电子板40的方向。最后，点O是电子芯片41的中心。该电子芯片41通常具有平行六面体的形状，其垂直方向Z对应于其最小尺寸。

该测量系统1包括围绕辐射天线20、接地面46和电子板40的粘结界面2。该粘结界面2是弹性体混合物的块体。因此，可以使用任何弹性体/弹性体粘附溶液来将测量系统1固定至轮胎外胎。粘结界面2包括通孔3，通孔3使位于粘结界面2外部的流体与测量传感器45连通，该测量传感器45是压力和温度传感器，其测量集中在该流体的性质上。

在该配置中，测量系统1还包括连接到电子板40的第一螺旋金属绞线30。该螺旋绞线30通过竖直穿过印刷电路板50的通孔以及将该金属绞线30接合到由例如铜的金属制成的焊盘的焊接机械地锚固，该焊盘包括在电子板40的电路47中。经由电路47连接到该焊盘的电子板40的第一元件是电子芯片41。该电子芯片41还通过电路47连接到辐射天线的第二绞线31。

该绞线31在这里是圆形金属环路，因此是平面结构，其平面包含第一螺旋绞线30的旋转轴线，并且其环路的主方向平行于第一绞线30的旋转轴线。因此，两条绞线30和31确实形成了偶极辐射天线。当将测量系统并入轮胎外胎的胎侧之一时，沿着每条绞线行进的路径的长度适合于约433MHz的中心通信频率。

电子板40由印刷电路板50构成，该印刷电路板的一个金属(这里是铜)面51已被化学蚀刻以形成电路47，该电路47由连接连接焊盘的导线构成，电子设备10的各种元件连接至所述连接焊盘。根据用于将元件锚固到印刷电路板50的系统，这些焊盘可以是有孔的或无孔的。在螺旋绞线30和环路31的情况下，所述焊盘是有孔的。在能量管理器或电容性元件或微控制器44的情况下，所述焊盘是无孔的，这些元件通过粘合剂固定在印刷电路板50上。印刷电路板50的另一面51’被双层膜覆盖，该双层膜的上层52由金属制成，以形成接地面46。在此，将接地面46与形成辐射天线的第二绞线的环路31分离，尽管最初两个元件是接合在膜的上层52中的。对双层膜的金属层52的化学蚀刻使它们能够通过膜的绝缘下层物理分离和电分离。

接地面46和电子板之间的连接通过将印刷电路板的上表面52连接到下表面51的连接元件60来实现。至下表面51的连接是连接到电路47的。

印刷电路板50的第一面51容纳电子板40的各种元件。所述元件被机械地固定到印刷电路板50并且被电连接到电路47。在此，图2中仅显示了确保测量的子组件。首先，直接连接到电子芯片41的是微控制器44。接下来，压力传感器类型的测量传感器45连接至微控制器44，模拟/数字转换器48位于这两个部件之间。数字加速度计类型的第二测量传感器45’直接直流电连接至微控制器44。

应当注意，压力传感器45位于印刷电路板50的任一侧。具体地，压力传感器45电连接至印刷电路板50的第一面51上的电路47。然而，压力传感器45的有效部分在方向Z上位于双层膜的顶层52上方。压力传感器45在其他电子部件的连接之后被锚固。

然后，需要防护层70以保护这些元件免受测量系统1的外部环境的物理化学侵蚀。该防护物70基于聚对二甲苯，该聚对二甲苯通过冷凝沉积在由完整的电子板40、接地面46和射频天线20组成的组件上。该沉积过程使得可以在整个外表面上确保小的但恒定厚度的防护物。因此，用最小的防护物块体实现最大的保护。压力传感器45的有效区域已受到预先保护，以便不被该防护物70覆盖。聚对二甲苯不仅提供机械保护，还提供对固体和液体污染物的气密性。最后，该防护物70与构成粘结界面2的弹性体混合物相容。当然，其他防护物，例如环氧树脂可能已经足够了，但是与使用聚对二甲苯相比，使用它们的优点较少。

图3是在能量效率方面最佳的配置中的UHF辐射天线的绞线30的示例。所述天线是二维结构，其完美地集成了用于测量安装组件的参数的系统。绞线的两端A和I限定了轴线X，轴线X表示辐射天线的轴线。轴线Y是在绞线30的平面中垂直于轴线X的方向。这里的点A对应于设备的UHF射频天线的绞线30的馈电点。

所述天线包括金属线，该金属线首先在点A和点B之间具有直线段101，直线段101的长度占绞线的总长度的50％。点A是绞线30直流电连接到电子芯片的端部。绞线30在点B和点H之间的第二部分具有右曲折线型结构，该结构以在点H和点I之间的直线段结束，该直线段占绞线30的总长度的0.5％。实际上，点B和点H之间的线段是一连串的曲折线102、103、104、105、106和107，这些曲折线在X方向上的尺寸是恒定的，其值等于绞线30的长度的1.5％。但是，在Y方向上的尺寸连续减小。例如，曲折线103以点C和点D为边界。对于每个曲折线，沿着曲折线行进的路径可以分解为X方向的分量和Y方向的分量。由于该绞线的构造，每个曲折线的X分量为常数，并且具有等于绞线30的长度的3％的值。但是，从端部B到端部H的每个曲折线的Y分量连续减小2倍，在曲折线102中的最大尺寸相当于绞线30的长度的8％。对于曲折线104，该X分量是基本距离d1和d3之和。关于同一曲折线104的Y分量，它是基本距离d2的两倍。从一个曲折线到下一个曲折线，X和Y分量的公式是相似的。

因此，沿着该绞线30行进的路径L0则是绞线30的完整距离。然后通过以下公式获得该行进路径L0：

L0的值约为80毫米，实际上包含在以900MHz频率工作的半波偶极辐射天线所需的区间中。该绞线的定向路径L1对应于在单方向X上行进的距离，方向X是辐射天线的轴线。然后，可以通过以下公式简单地定义此路径L1：

L1的值占沿绞线30行进的总路径L0的约70％。因此，大部分绞线30的作用是借助于射频设备的电场来加速位于绞线30上的电荷。

最后，该绞线30的最佳定向路径L2于是由以下公式定义，所述最佳定向路径L2对应于与方向X(其与辐射天线的轴线相对应)完全对准的绞线30的最大连续分段：

L2＝a₁＝0.5*L0

实际上，最佳定向路径L2最多是天线的绞线30的定向路径L1的70％。此外，该最佳定向路径L2包括绞线的端部A，该绞线与至电子芯片的电连接垂直放置。

图4是UHF辐射天线的绞线32的俯视图，该绞线32集成到电子设备的接地面46中。在此，接地面46由正六边形描绘，该正六边形限定了约500平方毫米的总面积。接地面46在其表面上具有在接地面46和电子板之间的五个连接元件60，从而确保其电连接。小尺寸的直线段200位于六边形的一个端部，该直线段200在评估绞线的路径时将被忽略。期望该直线段200与UHF射频天线的轴线对准，以产生半波偶极天线，该半波偶极天线的第一绞线将是集成到接地面46中的环路32。该对准表示所述轴线。该直线段200的自由端部表示UHF射频天线的馈电点。Y方向垂直于X方向和Z方向，其中Z是向外指向电子板的接地面46的法线方向。

六边形的每个端部由字母A到J限定，所述字母A到J在六边形在平面XY中的直接行进方向上。六边形的每个分段qⁱ具有长度p，该分段qⁱ根据长度p的分段在平面XY中的定向，在方向X上定义分量qⁱ _x并且在方向Y上定义分量qⁱ _y。

然后可以将环路绞线32想象为位于接地面46的外围。具体地，该区域对应于当接地面46放置在平行于接地面46的电场E中时，位于接地面46上的电荷移动的区域。虚线300示出了该环路32的想象的厚度，以便使得可以在图4中看到该环路32。

从直线段200开始，环路32与轴线X的交点定义了第一点O和第二点P。由正六边形限定的在这两个点之间的距离是恒定的，而与正六边形的行进方向无关。该行进距离既对应于环路32的半周长D，又对应于环路32的行进路径L0。该距离通过限制为正六边形的分段q¹至q⁵、并通过以下公式进行定义：

然后，通过关注正六边形的分段在方向X上的投影，可以轻松确定环路32的定向路径L1。因此，可以使用以下公式获得定向路径L1：

该环路型的绞线32使得可以获得正确的定向路径，以获得足够的能量效率。然而，由于环路绞线32的定向，它不是最佳的。然而，这种天线的特定形状确保了测量系统的紧凑性，该紧凑性至少通过使接地面46起到电子板的电调节器的主要作用以及起到射频绞线的次要作用来实现。

Claims (16)

1.一种安装组件的参数的测量系统(1)，所述安装组件包括轮胎外胎和至少一个机轮，所述系统(1)包括安装组件的参数的测量电子设备(10)以及由弹性材料制成的粘结界面(2)，所述粘结界面(2)至少部分地围绕测量电子设备(10)并用作轮胎外胎与测量电子设备(10)之间的界面，所述测量电子设备(10)包括：

-UHF射频天线(20)；

-电子板(40)，其包括：

i.电子芯片(41)，所述电子芯片连接到UHF射频天线(20)；

ii.至少一个传感器(45)，所述传感器用于测量安装组件的参数；

iii.微控制器(44)；

iv.电路(47)，所述电路将电子芯片(41)、微控制器(44)以及用于测量安装组件的参数的至少一个传感器(45)彼此连接；

其特征在于，所述测量系统(1)包括连接至电子板(40)的接地面(46)；所述电子板(40)包括电容性元件(43)和能量管理器(42)；所述电子芯片(41)与所述UHF射频天线(20)之间的连接是电性的；电子芯片(41)、微控制器(44)以及用于测量安装组件的参数的至少一个传感器(45)是低能耗的组件；所述UHF射频天线(20)是半波偶极单频带天线，所述天线的总长度L包括在以下范围之间：

0.9*C/(2*f)<L<1.1*C/(2*f)，

其中，C是嵌入UHF射频天线(20)的介质中的射频波的速度，f是UHF射频天线(20)的通信频率。

2.根据权利要求1所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，半波偶极天线(20)包括至少两个绞线(30)，沿着每个绞线(30)行进的路径L0的长度包括在以下范围之间：

0.5*C/(4*f)<L0<2.0*C/(4*f)，

其中，C是嵌入绞线(30)的介质中的射频波的速度，f是UHF射频天线(20)的通信频率。

3.根据权利要求2所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，半波偶极天线(20)的至少一个绞线(30)的形状包含在包括以下项的组中：线性、曲折、弯曲、螺旋形。

4.根据权利要求1所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，偶极天线(20)包括形成环路的至少一个折了的绞线(31，32)，定义了行进路径L0的所述环路的绞线的半周长D由偶极天线(20)的方向限定，所述半周长D包括在以下范围之间：

0.5*C/(4*f)<D<2.0*C/(4*f)

其中，C是嵌入绞线(31，32)的介质中射频波的速度，f是UHF射频天线(20)的通信频率。

5.根据权利要求4所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，所述环路(31，32)具有包含在包括以下项的组中的形状：圆形、椭圆形、卵形、矩形、菱形、正方形和多边形。

6.根据权利要求4至5中的任一项所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，半周长D的环路(31，32)集成到接地面(46)中。

7.根据权利要求3所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，占绞线(30)的行进路径L0的至少50％的所述绞线(30)的定向路径L1以UHF射频天线(20)的方向定向。

8.根据权利要求7所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，占所述绞线(30)的定向路径L1的至少70％的最佳定向路径L2是连续的。

9.根据权利要求8所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，所述最佳定向路径L2位于绞线(30)的第一部分中，所述第一部分包括固定至电子芯片(41)的绞线的端部。

10.根据权利要求4所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，占绞线(31，32)的行进路径L0的至少50％的所述绞线(31，32)的定向路径L1以UHF射频天线(20)的方向定向。

11.根据权利要求10所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，占所述绞线(31，32)的定向路径L1的至少70％的最佳定向路径L2是连续的。

12.根据权利要求11所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，所述最佳定向路径L2位于绞线(31，32)的第一部分中，所述第一部分包括固定至电子芯片(41)的绞线的端部。

13.根据权利要求1所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，所述电子板(40)、接地面(46)和UHF射频天线(20)的至少一部分涂覆有聚对二甲苯块体(70)。

14.根据权利要求1所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，所述UHF射频天线(20)连接至位于UHF射频天线(20)与电子芯片(41)之间的阻抗匹配电路(21)。

15.根据权利要求1所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，所述粘结界面(2)配备有至少一个通孔(3)，所述通孔(3)使得位于所述测量系统外部的流体与用于测量安装组件的参数的至少一个传感器(45)的至少一个有效区域连通。

16.根据权利要求1所述的安装组件的参数的测量系统(1)，其中，用于测量安装组件的参数的至少一个传感器(45)包含在包括以下项的组中：压力传感器、温度传感器、竖直位置传感器、角位置传感器、加速度计。

Images