CN116828834A - 可转向emc转毂转台车轮位姿测量设备 - Google Patents

可转向emc转毂转台车轮位姿测量设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，包括非接触式测距仪和屏蔽外壳，所述屏蔽外壳由良导体材料制成，所述屏蔽外壳包括安装部以及由安装部的一侧沿第一方向延伸出的波导管部，所述安装部具有封闭的内腔，所述波导管部具有沿第一方向贯穿所述波导管部并与所述内腔连通的通道；所述非接触式测距仪固定于所述内腔内，且所述非接触式测距仪的发射侧正对所述通道，且所述波导管部的长度满足设计要求，让该非接触式测距仪既能够具有符合要求的屏蔽效能，又不影响其测距功能。

Description

可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备
技术领域
本发明涉及汽车整车EMC测试领域技术领域，具体涉及一种可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备。
背景技术
在汽车整车EMC测试领域，内燃机汽车、混合动力汽车和纯电动汽车都需要在电波暗室环境中测量其对外的电磁发射和抗电磁干扰的能力。随着电子部件在整车中的占比大幅提高，汽车行业逐步提高对电磁兼容性的关注度，整车级的EMC测试呈现快速上升趋势。目前市面上EMC转毂转台系统均为不可转向毂，车辆在电波暗室内仅可以实现直线行驶。而为了更科学和严谨的评估车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达等传感器以及车身控制与转向控制系统的EMC特性，需要在电波暗室中引入功能更强的可转向转毂转台系统，实现特定环境下车辆的转向行驶动作。
为了测量可转向毂车轮的位姿，需要对实车转向轮的偏转角度进行测量。对于可转向EMC整车转毂转台系统，在技术上的一个主要难点在于为可转向转毂上的转向轮偏转角度测量装置增加EMC屏蔽性能，使其辐射发射不影响安装可转向转毂的半电波暗室底噪。为达到此目的，可转向转毂需具备>100db的EMC屏蔽效能，其中以非接触式激光测距仪器最具挑战，因为传统的法拉第笼设计会完全让激光测距失效。对此，本发明设计了一种让屏蔽效能至少达到100db，不影响半电波暗室的底噪，并能够测量车轮位姿的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，该可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备能够具有不影响半电波暗室底噪的屏蔽效能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，包括：
非接触式测距仪，所述非接触式测距仪具有发射侧；
屏蔽外壳，所述屏蔽外壳由良导体材料制成，所述屏蔽外壳包括安装部以及由安装部的一侧沿第一方向延伸出的波导管部，所述安装部具有封闭的内腔，所述波导管部具有沿第一方向贯穿所述波导管部并与所述内腔连通的通道；
所述非接触式测距仪固定于所述内腔内，且所述非接触式测距仪的发射侧正对所述通道，且所述波导管部的长度L满足以下公式：
L≥(SE-20*log(fc/f）)*W/27.3，
其中，SE为目标屏蔽效能，fc为波导截止频率，f为被屏蔽对象的发射频率，W为能够囊括所述通道沿垂直第一方向的横截面的所有边的最小外圆的直径。
在一个实施例中，所述屏蔽外壳上设有接地点，且所述屏蔽外壳上任意点到所述接地点的阻抗都小于0.4欧姆。
在一个实施例中，所述安装部在沿垂直第一方向的一侧上设置有装配窗口，所述非接触式测距仪器还包括覆盖所述装配窗口的屏蔽盖板，所述屏蔽盖板由良导体材料制成，且所述屏蔽外壳和所述屏蔽盖板表面任意两点之间的电阻小于0.4欧姆。
在一个实施例中，所述屏蔽盖板和所述屏蔽外壳的接合处还设置有导电衬，所述导电衬的顶面和底面分别与所述屏蔽盖板和所述屏蔽外壳导电接触。
在一个实施例中，所述屏蔽外壳在所述装配窗口的外周沿设置有环形的容置槽，所述导电衬位于所述容置槽内。
在一个实施例中，所述安装部还设置有与所述内腔连通的过线孔，所述过线孔固定安装有电磁屏蔽连接器，所述非接触式测距仪与所述电磁屏蔽连接器电连接。
在一个实施例中，所述通道沿垂直第一方向的横截面为矩形。
在一个实施例中，所述屏蔽外壳通过一体成型工艺制得。
在一个实施例中，所述屏蔽外壳的材料为铜、铝、不锈钢、铜合金、铝合金、镍合金、钴合金、钛合金中的一种，优选为铝合金。
在一个实施例中，所述波导管部的长度L满足以下公式：
L=(SE-20*log(fc/f）)*W/27.3+L0
其中，L0=1~5cm。
本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是，本发明提供的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备采用波导原理的屏蔽外壳，使非接触式激光测距类的仪器的屏蔽效至少能够达到100db，进而满足不影响半电波暗室底噪的目的。
附图说明
图1示出了可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备的俯视图。
图2示出了图1中A-A的剖视图。
图3示出了可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备的侧视图。
图4示出了可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备的爆炸图。
实施方式
以下将结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。
在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。
在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1-图4所示，本实施例提供了一种可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，包括非接触式测距仪和屏蔽外壳。本实施例中的非接触式测距仪为激光测距仪1，屏蔽外壳2采用波导原理，让激光测距仪的屏蔽效能至少能够达到100db，并且不阻挡激光的行进路径，具有正常的测距功能。
屏蔽外壳2整体采用开模铸造工艺来保证一体，屏蔽外壳2由良导体材料制成。这里所说的良导体材料满足公式(1)：
ω<<σ / ε (1)
其中，ω为电磁波的频率，σ为电导率，ε为介电常数。现有技术中的高导电性金属通常都为良导体。另外，屏蔽外壳2优选采用还具有足够结构强度的金属材料制成，以让屏蔽外壳2不容易变形，例如铜、铝、不锈钢、铜合金、铝合金、镍合金、钴合金、钛合金等，本实施例中的屏蔽外壳采用铝合金，通过铸造工艺得到一体的屏蔽外壳。
参考图1-图4，屏蔽外壳2包括安装部21以及由安装部21的一侧沿第一方向延伸出的波导管部22，本实施例中的第一方向在图1-图4中为沿左右方向延伸的方向。其中，安装部21具有封闭的内腔211，波导管部22具有沿第一方向贯穿波导管部22并与内腔211连通的通道221。激光测距仪1被固定在内腔211内，并且激光测距仪1的发射侧正对通道221，让激光测距仪1发射出的激光可以通过通道221照射至车轮的表面，并且车轮表面反射回的光学还可以通过通道221进入至内腔211内被激光测距仪1所接收，让激光测距仪1的测距功能不会受到波导管部22的影响。
为了让屏蔽外壳2能够满足设计目标的屏蔽效能，波导管部22的长度L还需要满足公式(2)：
L≥(SE-20*log(fc/f）)*W/27.3 (2)
其中，SE为目标屏蔽效能，fc为波导截止频率，f为被屏蔽对象的发射频率，W为能够囊括所述通道沿垂直第一方向的横截面的所有边的最小外圆的直径。
波导截止频率与通道的截面形状有关，例如，在矩形的通道中，W通常选为矩形的长边边长，且短边长在以W为直径的圆周内；在圆形的通道中，W为圆形的直径；在正多边形中，W为外切圆的直径。本实施例中的通道截面为矩形，W选为矩形的长边边长，且短边长在以W为直径的圆周内。此时，该波导管部22的截止频率满足公式(3)：
fc=15/W*109 (3)
如果W=7.5cm，则波导截止频率为2GHz。在f<fc时，波导对相应的电磁波进行衰减。
波导的屏蔽效能可通过公式(4)来进行计算：
(4)
从上公式(3)和公式(4)可知，对于发射频率固定的被屏蔽对象，W越大，需要越长的波导来满足SE的设计目标。其中，W是尺寸根据激光测距仪的发射窗口和接收窗口的大小和距离来设计，在保证通道不会影响激光测距仪的测距功能的前提下，W以取值较小为宜。矩形的短边以发射窗口和接收窗口的大小来设计，在保证通道不会影响激光测距仪的测距功能的前提下，让以矩形长边为直径的圆可以将短边都囊括在圆周内。
本实施例中以SE的设计目标为100db为例，如果被屏蔽对象的激光发射侧的W=7.5cm，被屏蔽对象的发射频率为500MHz，则波导长度L至少需要25cm；被屏蔽对象的发射频率为6GHz，则波导长度L至少需要31cm。在实际应用时，为避免制造、装配等导致的偏差，波导长度L优选留有1~5cm的裕度，对被屏蔽对象的激光发射侧最长边为W=7.5cm，波导长度采用32cm，可以使得发射频率为10GHz的被屏蔽对象具有至少100db的屏蔽效能。
同样的，如果被屏蔽对象的激光发射侧最长边为W=15cm，发射频率为500MHz，则波导长度L至少需要52cm；被屏蔽对象的发射频率为6GHz，则波导长度L至少需要63cm；为避免制造、装配等导致的偏差，波导长度L优选留有1~5cm的裕度，对被屏蔽对象的激光发射侧最长边为W=15cm，波导长度采用66cm，可以使得发射频率为10GHz的被屏蔽对象具有至少100db的屏蔽效能。
本实施例提供的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备通过波导式的屏蔽外壳让非接触式激光测距仪器具备大于100db的屏蔽效能，不会影响半电波暗室的底噪，同时不影响非接触式激光测距仪器的正常测距，让可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备可应用于可转向EMC转毂转台系统中，进而让可转向EMC转毂转台系统可更科学和严谨的评估车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达等传感器以及车身控制与转向控制系统的EMC特性。另外，由于该可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备具有的波导管部增加了整个设备的长度，在将该可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备装配至可转向EMC转毂转台系统上时，可通过安装支架来让该可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备远离车轮，无需对现有的可转向EMC转毂转台系统进行大的改动。
在一个可选实施例中，屏蔽外壳2上设有接地点（图中未示出），接地点连接有接线导向，例如使用铜导线接地，并且保证屏蔽外壳上任意点到接地点阻抗都小于0.4欧姆，更优选为0.1欧姆。
在另一个可选实施例中，参考图1-图4，为方便激光测距仪1的装配，安装部21在沿垂直第一方向的上侧设置有装配窗口212，装配窗口212可让激光测距仪1方便固定安装在内腔211内。为让内腔211维持其封闭性，装配窗口212上还覆盖有屏蔽盖板3，屏蔽盖板3同样由良导体材料制成，且保证屏蔽外壳2和屏蔽盖板3表面任意两点之间的电阻小于0.4欧姆，更优选为0.1欧姆。屏蔽盖板3可通过诸如螺栓锁固等方式与屏蔽外壳2固定连接，在加工时需注意，位于通道和内腔区域的螺孔应为不贯穿至通道或者内腔的盲孔，避免因泄露而降低屏蔽效能。
为保证屏蔽盖板3与屏蔽外壳2接合处的密封性以及降低因接触面的凹凸不平所产生的接触电阻，屏蔽盖板3和屏蔽外壳2的接合处还设置有导电衬4，导电衬4的顶面和底面分别与屏蔽盖板3和屏蔽外壳2导电接触。导电衬4可以是诸如导电橡胶、金属丝网条、导电布等材料制成的衬垫。优选地，为方便导电衬4的装配，屏蔽外壳2在装配窗口212的外周沿设置有环形的容置槽213，导电衬4位于容置槽213内。
在又一个可选实施例中，参考图1-图4，安装部21还设置有与内腔211连通的过线孔214，过线孔214固定安装有电磁屏蔽连接器5，激光测距仪1与电磁屏蔽连接器5电连接。包含电源和信号的电缆可通过电磁屏蔽连接器5穿过屏蔽外壳2，并使用屏蔽电缆将信号连接到半电波暗室屏蔽墙上的接口板处的模拟转光纤转换器，通过光纤穿出屏蔽室，并再进行光纤转模拟转换连接到控制器，在实现激光测距仪1的信号传输，同时还能够保证该非接触式测距仪器能够具有大于100db的屏蔽效能，让该可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备能够应用于可转向EMC转毂转台系统中对车轮的转向进行测试。
以上已详细描述了本发明的优选实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，其特征在于，包括：
非接触式测距仪，所述非接触式测距仪具有发射侧；
屏蔽外壳，所述屏蔽外壳由良导体材料制成，所述屏蔽外壳包括安装部以及由安装部的一侧沿第一方向延伸出的波导管部，所述安装部具有封闭的内腔，所述波导管部具有沿第一方向贯穿所述波导管部并与所述内腔连通的通道；
所述非接触式测距仪固定于所述内腔内，且所述非接触式测距仪的发射侧正对所述通道，且所述波导管部的长度L满足以下公式：
L≥(SE-20*log(fc/f）)*W/27.3，
其中，SE为目标屏蔽效能，fc为波导截止频率，f为被屏蔽对象的发射频率，W为能够囊括所述通道沿垂直第一方向的横截面的所有边的最小外圆的直径。
2.如权利要求1所述的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，其特征在于，所述屏蔽外壳上设有接地点，且所述屏蔽外壳上任意点到所述接地点的阻抗都小于0.4欧姆。
3.如权利要求1所述的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，其特征在于，所述安装部在沿垂直第一方向的一侧上设置有装配窗口，所述非接触式测距仪器还包括覆盖所述装配窗口的屏蔽盖板，所述屏蔽盖板由良导体材料制成，且所述屏蔽外壳和所述屏蔽盖板表面任意两点之间的电阻小于0.4欧姆。
4.如权利要求3所述的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，其特征在于，所述屏蔽盖板和所述屏蔽外壳的接合处还设置有导电衬，所述导电衬的顶面和底面分别与所述屏蔽盖板和所述屏蔽外壳导电接触。
5.如权利要求4所述的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，其特征在于，所述屏蔽外壳在所述装配窗口的外周沿设置有环形的容置槽，所述导电衬位于所述容置槽内。
6.如权利要求1所述的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，其特征在于，所述安装部还设置有与所述内腔连通的过线孔，所述过线孔固定安装有电磁屏蔽连接器，所述非接触式测距仪与所述电磁屏蔽连接器电连接。
7.如权利要求1所述的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，其特征在于，所述通道沿垂直第一方向的横截面为矩形。
8.如权利要求1所述的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，其特征在于，所述屏蔽外壳通过一体成型工艺制得。
9.如权利要求1所述的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，其特征在于，所述屏蔽外壳的材料为铜、铝、不锈钢、铜合金、铝合金、镍合金、钴合金、钛合金中的一种。
10.如权利要求1所述的可转向EMC转毂转台车轮位姿测量设备，其特征在于，所述波导管部的长度L满足以下公式：
L=(SE-20*log(fc/f）)*W/27.3+L0
其中，L0=1~5cm。
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