CN1434773A - 轮胎状况监测系统 - Google Patents

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Abstract

一种监测系统，尤其适合于监测车辆轮胎的状况(例如，压力或温度)，包括：无源传感器(102，104)；天线(106)，与所述无源传感器相关联；和开关装置(108)，用于控制所述无源传感器和所述天线之间的连接，使得在所述开关装置的第一状态下，防止所述天线发送由所述无源传感器产生的信号，而在所述开关装置的第二状态下，允许所述天线发送由所述无源传感器产生的信号。开关装置由控制信号远程操作。所述控制信号可从施加到滤波器112的RF信号F1和F2的和及差导出。在可选实施例中，控制信号是AM或FM调制射频信号的调制频率或载有数字编码的射频信号。

Description

轮胎状况监测系统
本发明涉及一种轮胎状况监测系统，其中，轮胎内置部件包括控制轮胎状况数据的发送的装置。本发明的轮胎状况监测系统可包括识别轮胎的装置，该系统连接到一远端查询设备。
现在能够在轮胎使用时，通过使用无线通信技术监测轮胎的特性，例如温度和压力。
典型地，传感器系统可包括一个或多个表面声波(SAW)器件用作数据传输设备。SAW器件可以是SAW谐振器，其响应于远端设备对SAW谐振器的查询，提供轮胎温度和轮胎压力的指示。
特别希望SAW器件用作无线通信系统的轮胎内置单元，因为SAW器件不需要专用电源充当无线收发器。通过用射频能量脉冲激发SAW器件然后收听由SAW器件响应于该激发所发送的射频响应，SAW可作为无线收发器工作。SAW器件可相应地被当作完全“无源”，因为来自这些SAW器件的输出响应于他们接收的输入信号而产生，不需要任何单独的电源。相应地，假定轮胎内用来监测检测温度、压力等的传感器不需要电源，可以产生不需要轮胎内置电源的完全轮胎内置监测器。这样的监测器能够无限期地用来检测轮胎的状况。
本发明的特别优选实施例利用SAW谐振器作为状况传感器和无线通信设备。尽管特别需要该装置，但应当注意本发明不限于这样的装置，而是可应用到所有无源轮胎内置状况监测系统。
迄今所知的基于SAW器件的无源监测系统具有这样的缺点：它们仅对于有限数目的特性互相区别的个体有效。在一定程度上，能够使得SAW器件具有一特征频率范围，并且相应地，如果在单个轴上有相邻的两个轮胎，通过将具有一个特征频率范围的SAW器件包含在一个轮胎内，将另一个具有不同特征频率范围的SAW器件包含在另一轮胎内，能够在两个轮胎之间进行区分。然而，对能够使用的不同特征频率范围的数目、及相应地不引起由查询产生的各种结果之间的干扰在查询设备的范围内能够放置的不同轮胎的数目，有很大的实际限制。
可用的特征频率范围的有限数目一部分是由于技术困难，一部分是由于政府对不用许可就可以使用的rf频率的限制。例如，在很多管辖区域中，不用许可就能够自由使用的仅有的射频是868MHz或2.45GHz的所谓非许可工业科学医学(Industrial Scientific Medical，ISM)频率。然而，由于制造原因，只有868MHz频带内的频率是实际可用的。这样，目前2.45GHz频带中的频率用于SAW器件太高，这对于本领域技术人员将是显而易见的。这是因为与在2.45GHz频带使用的SAW器件相关的电极间数字间距(pitch)太精细，当前制造技术无法制造出来。
尽管通过使用在868MHz频带中的无线电波可以令人满意地查询SAW器件，但可用的带宽仅为约2MHz。利用当前制造技术，可提供有±0.1MHz精确频率容许偏差的SAW器件。然而，在典型的工作条件下，SAW器件的特征谐振频率会在0.5MHz宽的频段内变化。因此，虽然可以单独查询具有不同特征谐振频率的SAW器件，但可用的2MHz非可许可带宽只够对两个或三个传感器进行单独查询。如果在传统的传感器网络内提供查询设备的范围内的多于三个SAW器件，那么，至少所述SAW器件之一的查询将引起来自两个所述器件的响应，并可能引起被监测参数的测量结果不清晰。
本发明目的是给多个传感器中的每一个分配一个不同于固有工作频率的相应特征，其使得各传感器彼此区别。
本发明的第一方面提供一种装置，该装置包括：无源传感器；与所述无源传感器相关的天线；开关装置，用于控制无源传感器和天线之间的连接，使得在所述开关装置的第一状态下，防止所述天线发送由所述无源传感器产生的信号，而在所述开关装置的第二状态下，允许所述天线发送由所述无源传感器产生的信号；和远端可操作控制装置，用于控制所述开关装置的状态。
这样，在按照本发明的装置中，无源传感器的操作将只在所述开关装置处于第二状态的情况下导致一个可接收信号。相应地，所述无源传感器可以有效地按照用户的需要在“接通”和“断开”之间切换。这样，在任何一个时间从无源传感器接收的信号可以限定为被查询的那些传感器的信号。由此可以避免参数的错误测量。
优选地，开关装置由一编码的射频控制信号控制。编码该控制信号使得只有具有相应编码的传感器可以通过所述编码信号接通。
在本发明的实施例的一个范围内，通过发送两个rf信号给该传感器，并且将这些信号的和或差施加到具有一个特征通带频率的滤波器，提供编码。如果两个rf信号的和(或根据情况可以是差)对应于滤波器的通带频率，将产生一门信号，将开关装置改变到第二状态。Rf信号可以在2.45GHz频带内。通带滤波器可以具有30MHz和100MHz之间的通带频率和仅1MHz的通带带宽。
在本发明的实施例的第二范围内，通过对控制rf信号调幅或调频提供编码。在该情况下，控制rf信号施加到检测器电路，该电路的输出连接到具有特征通带频率的滤波器。如果检测器电路的输出对应于滤波器的通带频率，将产生一门信号，将开关装置改变到第二状态。滤波器可以具有100kHz和10MHz之间的通带频率和0.5MHz的带宽。
在本发明的实施例的第三范围内，通过施加到数字滤波器的数字编码rf信号，提供编码。如果rf信号载有的编码对应于数字滤波器的编码，将产生一个门信号，将开关装置改变到第二状态。
所述开关装置最好包括响应于接收切换信号产生电压的装置。该电压产生装置可以由所述开关装置自身供电。电压产生装置可以是一个虚拟电池。
开关装置包括场效应管或放大器。
无源传感器可包括SAW器件，并且可包括一个或多个声敏元件。当所述无源传感器是声敏元件时，最好提供一放大器，用于放大所述传感器的输出。最好还提供对与所述声敏元件相关的天线的效率产生影响的装置。所述对天线效率产生影响的装置可包括一可变电容器。
本发明的第二方面提供一种通过与无源传感器相关的天线查询所述无源传感器的方法，该方法包括步骤：产生预定切换信号；和将所述切换信号施加到开关装置以控制无源传感器和天线之间的连接。
按照上面提及的本发明的第三实施例，轮胎状况监测设备可包括：一个或多个传感器，用于检测轮胎的状况；存储装置，用于存储与所述传感器相关的标识码；接收装置，用于接收来自远端查询设备的信号，该信号包括指示标识码的部分；将接收装置接收的标识码与存储在存储装置中的标识码比较的装置；开关，响应来自比较器的指示，即接收信号的标识码对应于存储在存储装置中的标识码，将传感器连接到接收装置；和电源，将电力提供给所述设备。
所述电源可包括：当轮胎使用时，产生轮胎内的电能的装置；和存储如此产生的电能的装置。它可附加地或可选地包括，捕获从轮胎的外部接收的射频(rf)能量的装置。
在本发明的一个优选实施例中，产生电能的装置产生预定数量的电能脉冲，例如轮胎的每一转产生一个电能脉冲。在该情况下，按照本发明的设备最好还包括一计数器，存储轮胎旋转数目的计数。优选地，查询设备能够查询存储的计数，以确定轮胎完成的转数。在大型轮胎诸如用在重型土木工程机械上的那些轮胎中特别需要该功能。这些轮胎被频繁租借，并且可能返还工厂用于在很多场合下翻新胎面。在轮胎磨损到太大的程度之前开始翻新胎面特别重要。通过提供轮胎已经完成的总旋转数的远端指示，旋转计数可以用作用于确定轮胎何时应该被检查和/或退出服务用于翻新胎面的基础。
在本发明的一个实施例中，用于产生电能脉冲的器件是压电器件，例如，嵌入轮胎结构内的PVDF设备。用这种设备，随着当嵌入所述设备的轮胎的部分与地面接触时轮胎变形，将产生电能脉冲。脉冲用来递增计数器，和对一电存储设备充电。
在本发明的另一个实施例中，捕获rf能量，给需要电能的轮胎内置部件供电。rf能量可以便利地从用于查询轮胎传感器的rf信号导出。可以整流该能量的一部分，产生直流电给轮胎内置部件供电。如果需要，能够使用一电存储设备，累积从rf信号导出的电能。
优选地，电存储设备使用一电容作为存储电能的装置。系统的供电需求很小，并且通过使用一电容而不是备用电池，系统具有很长的寿命，并且将不受系统必须工作的恶劣环境的不利影响。
优选地，传感器是基于SAW的传感器。然而，如上面所指出的，本发明不限于使用SAW器件的系统，而相反覆盖所有无源监测系统。特别是，本发明包括利用无源阻抗频率转换设备的系统。
可以理解所述设备为了操作接收信号，必须包含对应于存储在存储设备中的标识码的单元。如果需要，查询设备能够用其所要操作的所有轮胎(例如，四轮正铲的所有四个轮胎)的标识码进行预编程。或者，查询设备可以依次发出对应于用于查询的轮胎的类型的所有可能ID码的查询信号。例如，如果使用8位二进制标识码，将有256个不同的可能的码，能与单个轮胎相关联。查询设备可依次发出所有可能的256个标识码，并且在发出每个码之后，收听响应。可以接收到对应于四个不同的单个标识码的响应(在四轮车辆的情况下)。查询设备然后可以记住与四个轮胎相关的查询码，将来可以只发出这些码，或者在将来的查询过程中可以继续发出所有可能的标识码。
如果考虑到希望有比可由查询设备合理排序的更多数量的标识码，将需要提供一装置，由此当单个轮胎安装到车辆上时，能够确定轮胎的标识码，以便该查询设备可以用该标识码编程。这可以通过例如建立将使得任何轮胎发射指示其标识码的信号的编码信号进行。这种安排将需要把确定查询设备和其标识码的轮胎放置在距任何其它轮胎一个足够远的距离，防止查询信号触发多于一个轮胎发送其标识码。然而，当轮胎从车辆上移去，或当只有一个轮胎在车辆的每个轴的每端时，这样做是完全有可能的。在后面一种情况下，与每个轮胎相关的查询设备可以具有一足够短的范围，它将不产生来自任何其它轮胎的响应。
按照本发明的另一方面，轮胎状况监测设备包括：一个或多个传感器，用于检测轮胎的状况；存储装置，用于存储与传感器相关的标识码；接收装置，用于接收来自远端查询设备的信号；用于将指示传感器对状况敏感的信号发送到查询设备的装置；将指示标识码的信号发送到查询设备的装置；和电源，用于给设备提供电力。
电源可包括当轮胎使用时产生轮胎内的电能的装置。它可以附加或可选地包括用于捕获从轮胎的外部接收的射频(rf)能量的装置，可包括存储所述电能的装置。
本发明的第一和第二方面可以组合，产生这样的结果：每个轮胎将不仅提供响应于对应该轮胎的查询信号由传感器检测的状态的指示，而且将发出其特有的标识码作为查询序列的部分。典型地，将通过发送包括对应于设备的标识码的部分的信号，激活该设备。然后该设备将发送指示轮胎标识码的信号。响应于接收到的包括对应于存储的标识码部分信号只发送传感器信号和在传感器信息发送序列端发送存储的标识码的相结合，使得查询设备高度可靠，传感器信息与正确的标识码相关联。
从通过参照附图以举例的方式给出的本发明的优选实施例的下列描述中，将更好地理解本发明，其中：
图1是本发明的第一实施例的示意电路图；
图2是本发明的第二实施例的示意电路图；
图3是本发明的第三实施例的示意电路图；
图4简要示出了按照发明实施例的轮胎状况监测设备；
图5示出了查询信号的时间序列和来自SAW器件传感器的返回信号；
图6示出了来自SAW器件的返回信号如何可以被切换，以提供特征标识码的数字编码；
图7以示意形式示出了基于SAW无源阻抗与频率转换设备；和
图8示出了能够包含在轮胎内以测量参数的更加扩展的传感器阵列，所述参数包括但不限于压力和温度、转数和速度、轮胎标识、胎面和磨损(tread and wear)中的多轴应力。
本发明的第一实施例100示于图4的示意电路图中。第一实施例100包含互相并联连接的两个SAW器件102、104。正如由本领域读者理解的，每个SAW器件102、104设有沉积在压电基衬上的一对交织电极。每个SAW器件102、104的一个电极连接到地，而每个器件102、104的其余电极通过场效应管(FET)108的沟道连接到公共天线106。该配置使得SAW器件102、104和天线106之间的电流通过在FET108的栅极上施加电压在FET108的沟道处得到控制。相应地，FET108可以用一般术语称为可变射频耦合器件。在本发明的一个可选实施例(未示出)中，可以提供可变射频耦合器件为pin二极管而不是场效应管。此外，在一个可选实施例中，多于或少于二个SAW器件可通过可变射频耦合器件连接到公共天线。
FET108的栅极上的电压由虚拟电池110响应于高频输入信号提供。就发明人所知，以前没有将虚拟电池与无源传感器一起使用，然而，它们的工作已经被知道很多年了，并且电气工程领域的人员容易认识。到虚拟电池110的高频输入信号由滤波器112确定。在图4所示的第一实施例100中，配置滤波器112，允许具有以100MHz的频率为中心的1MHz的带宽内的频率的信号通过。这样，只有具有99.5MHz和100.5MHz之间的频率的、施加到滤波器112的那些信号传递到虚拟电池110。鉴于施加到滤波器112的信号频率，滤波器112可以使用SAW器件制造。
联系图4描述的配置是SAW器件102、104能够被有效地按照用户的希望在“接通”和“断开”之间切换。在SAW器件102、104和相关天线106之间设有的FET108使得与SAW器件102、104的通信(通过天线106)得到限制，如果没有合适频率的信号施加到滤波器112。在图1的第一实施例100的情况下，当具有99.5MHz和100.5MHz之间的频率的信号施加到滤波器112时，通过相关天线106与SAW器件102、104的通信可以进行。该信号通过滤波器112，并且施加到虚拟电池110，然后产生电压。来自虚拟电池110的电压施加到FET108的栅极，以便允许产生用于与SAW器件102、104通信的、在SAW器件102、104和天线106之间需要的电流。然后SAW器件102、104可以被认为切换到“接通”和能以传统方式被查询。可以配置SAW器件102、104工作在868MHz频带的频率Fs。
在大量的单个无源传感器或无源传感器组(例如SAW器件)被单独查询的情况下，可以采用上面参照图1描述的配置，以提供当传感器或传感器组被查询时，单独地将所述传感器或传感器组从“断开”状态切换到“接通”状态的装置。在按照本发明配置的传感器网络中，与每个单个传感器或每组传感器相关联的滤波器连接到公共信号混频器。该信号混频器本身连接到天线用于接收2.45GHz频带中的电磁无线波。这样，通过发送用于由混频天线接收的、2.45GHz频带中的两个不同频率的信号可以产生施加到与一个传感器或传感器组相关联的滤波器的信号。
例如，通过发送2.5GHz的第一频率F1和2.4GHz的第二频率F2到混频器天线，图1所示的SAW器件102、104组可以从“断开”状态切换到“接通”状态。一旦由混频器天线接收，两个频率F1、F2在信号混频器中被混频。本领域技术人员理解，两个频率的混合产生和(F1+F2)及差(F1-F2)信号。相应地，由混频器产生具有0.1GHz(即F1-F2)和4.9GHz(即F1+F2)频率的信号，并且施加到与SAW器件102、104相关的滤波器112。滤波器112允许通过0.1GHz(即100MHz)信号到虚拟电池110，但阻断4.9GHz信号。如先前描述的，一旦接收到高频输入信号，虚拟电池110将电压施加到FET108的栅极，以允许信号在SAW器件102、104和相关天线106之间的传递(并且因此允许SAW器件102、104的查询)。由此SAW器件102、104有效地切换到“接通”状态，并且保持在所述状态，同时混频天线接收两个命令信号F1和F2。虚拟电池使用输入信号的功率产生电压。在信号混频器和滤波器中产生能够能量损耗，然而，在2.45GHz频带中允许的500mW功率电平足以用于虚拟电池满意地工作。
尽管，在传感器网络中，混频器连接到与单个传感器或不同于图1中所示的传感器组相关的滤波器，但是每个滤波器被配置用于不同频率。如上所述，滤波器频率可以具有1MHz的带宽，并且以30MHz到100MHz范围中的频率为中心。这样，通过发送具有2.4GHz和2.5GHz频率的命令信号，与100MHz滤波器112相关的SAW器件102、104被选择切换到“接通”状态。0.1GHz和4.9GHz的和及其差信号分别被与传感器网络内的其它传感器相关的滤波器阻断。如果一个不同的传感器或传感器组被查询，那么发送不同的命令信号F1、F2，以产生合适的差信号(F1-F2)。例如，如果与50MHz滤波器相关的传感器被查询，那么通过发送具有2.45GHz和2.5GHz频率的命令信号，可以产生需要切换所述传感器到“接通”状态的差信号。传感器网络中的其它传感器，包括与100MHz滤波器112相关的SAW器件102、104将保持在或切换到“断开”状态。由此避免参数的错误测量。
被查询的传感器可以迅速地在“接通”和“断开”状态之间切换(例如，以1kHz的频率)，并且由传感器产生的输出信号通过使用同步检测技术选择处理。
本发明的第二实施例200示于图2的示意电路图中。第二实施例200包括通过场效应管(FET)208的沟道连接到天线206的单个SAW器件202。虚拟电池210连接到FET208的栅极，并且滤波器212与虚拟电池210串联连接。第二实施例200的前述部件的配置与第一实施例100的相应部件的配置相同。然而，第二实施例200是第一实施例的改进，改进之处在于通过具有2.45GHz频带中的频率Fc的调幅载波命令信号产生经滤波器212施加到虚拟电池210的切换信号。第一实施例100的信号混频器在第二实施例200中由用于产生具有基于载波信号的调幅频率Fm的频率的信号的装置214代替。所述信号产生装置214简要示于图2中，其包含检测器二极管216和电容器218。所述信号产生装置214的形式和操作对于电气工程领域的人员是显而易见。接收命令信号的天线连接到所述信号产生装置214。
传感器网络可以安排有通过虚拟电池和滤波器连接到所述信号产生装置214的许多单个无源传感器或传感器组。如联系图1的第一实施例100所讨论的，每个单个传感器或传感器组可以被单独查询，假定每个滤波器工作在不同的频率。在图2的第二实施例200中，与单个SAW器件202相关的滤波器212针对具有1MHz频率的信号工作。于是，具有1MHz调幅的命令信号当由所述信号产生装置214的天线接收时，将导致由所述装置214产生的1MHz信号和由虚拟电池210产生的电压。结果，SAW器件202如前面讨论，有效地切换到“接通”状态。然后以传统方式查询SAW器件202。在传感器网络中的其它传感器将保持在或切换到“断开”状态。由此将避免参数的错误测量。
滤波器频率可以具有0.5MHz的带宽，并且以100kHz到10MHz的范围内的频率为中心。通过发送根据相关滤波器的工作频率适当调制的命令信号，传感器或传感器组可以切换到“接通”状态(以允许它们的查询)。与前面的滤波器频率有关，结合第二实施例使用的滤波器最好包括分立电感和电容部件，而不是SAW器件(其在涉及的低频率处将是不期望的大)。
除了载波信号的传统调制，可通过重复接通和关断载波信号，有效实现调制。
上述的第一和第二实施例100、200包含单个SAW器件202或一组SAW器件102、104。然而，除SAW器件之外的无源传感器可以结合本发明使用。例如，通过本发明可以选择性地查询声敏元件或声敏元件组。例如压电声敏元件(即麦克风)可安装在表面，用于监测在所述表面中的裂缝的传播。包含压电声敏元件的本发明的实施例可以类似于先前描述的那些。然而，与声敏元件相关的由虚拟电池产生的电压可以施加到放大器，用于放大来自所述声敏元件的输出。放大器的输出最好通过可变电容(即VARICAP)接地并且通过一电容引向天线。与放大器有关的天线可以是用于接收命令信号的天线。可以这样配置，使得在来自虚拟电池的电压施加到放大器上时，压电声敏元件有效地切换到“接通”状态。如果声敏元件检测到噪声，然后所述传感器的输出由所述放大器放大。相应地，VARICAP电压增加。本质上，VARICAP的电容随着前述电压的增加而减少。这依次减少了与声敏元件相关的天线的效率。于是，当由声敏元件检测到噪声时，由传感器天线接收的一定比例的发送信号被反射掉。反射的程度取决于检测到的噪声的程度。相应地，反射信号可以被自检测，以提供声敏元件的噪声的一个确定。用该方法，例如可以监测裂缝的传播。
图3的电路图示出了本发明的第三实施例300。第三实施例300是第二实施例200的改进，其中，虚拟电池210产生施加到压电声敏元件304的放大器302的电压，和施加到SAW器件202的FET208的电压。如前面所述，放大器302的输出经VARICAP306接地，和通过电容308接到天线。在第三实施例300中，与压电声敏元件相关的天线也是用于接收命令信号的天线。在第三实施例300的应用中，接收具有1MHz调幅的命令信号导致SAW器件202和压电声敏元件304切换到“接通”状态。相应地，这样安排使得裂缝传播能够与应力测量一起同时被监测。在声敏元件检测到噪声的情况下，接收调制命令信号的天线的效率受到不利的影响，并且一定比例的所述命令信号被反射掉。接收的命令信号仍然足够强，用于虚拟电池210产生合适的电压，施加到放大器302和FET208。反射信号允许裂缝传播的监测。同时，使用868MHz频带以传统方式通过SAW器件202的查询可以获得应力的测量。
现在参照图4，简要示出轮胎状况监测设备401。使用中，该设备将安装在或嵌入到轮胎中。而本发明可应用到宽范围的轮胎，在土木工程机械和大型道路行走车辆上使用的型式的大轮胎的情况下，特别有用。
该设备包括一个或多个传感器402。传感器最好是基于SAW器件的，但可以是任何其它的无源型式，例如，微相位(nanophase)线或带或其它无源阻抗频率转换器件，并且可以提供轮胎压力和轮胎温度及轮胎内应力(例如多轴应力)的指示。然而，应理解，本发明不限于这些传感器，并且能够用可以产生信号而不是温度、压力或应力的传感器操作。
本领域技术人员将理解，SAW器件传感器能够响应于远端RF源发送的查询信号提供传感器特性特征的指示。查询信号由构成图4的设备的部分的天线403接收，并且当合上开关404时，天线403和传感器402以传统方式工作，提供传感器敏感的状况的远端指示。
本发明的设备包括存储和比较设备405，其能够存储标识查询中的特定设备、扩展来说是设备得到保护的轮胎的标识码。标识码可以具有任何传统的形式，例如可以是提供总共256个不同码组合的408位数字编码的形式。
比较器/存储器件405从电源406得到供电，电源406包括电能存储器件407和电能源408。在本发明的所示实施例中，电能源408是嵌入轮胎的壁内的PVDF材料的压电电气器件。该器件响应于轮胎壁的变形产生电脉冲，并且相应地，随着轮胎旋转，轮胎的每一转产生电能的一个脉冲。电能脉冲经连接体409发送到电能存储器件407。电能存储器件407可以具有任何合适的型式，并且在优选实施例中，包括一电容器。用于存储设备的能量可以附加或可选地由远端发送的RF能量供电。
优选地，本发明的设备还包括计数器410，其响应于由压电器件408产生的每个电能脉冲，递增或递减一个计数。相应地，由计数器410持有的计数提供自从计数复位以来轮胎已经进行的总转数。
使用中，远端查询设备向监测设备401发送查询信号。查询信号由天线402接收。查询信号包括载有标识码的部分。例如，查询信号可以是具有载有标识码的部分的调制RF信号。由调制信号载有的标识码能够通过合适的解调器设备建立。开关104具有常开状态，并且是在查询信号的标识码部分不对应于存储在存储设备405中的标识码的情况下，以及开关404将保持常开和传感器将不被查询。从能量存储设备407得到用于解调器和比较器的电能。
在查询信号的标识码部分对应于存储在存储设备405中的查询码的情况下，闭合开关404，之后天线403连接到传感器402，以传统方式工作。如图2所示，例如10微秒持续期的查询信号411的脉冲串将产生一特征返回信号412。连续的查询信号411被间隔开，以提供需要的工作周期。优选地，在预定数量的查询信号/返回信号周期之后，操作开关404，中断返回信号流，以提供对应于存储在存储设备405中的标识码的数字信号。图6示出了这种配置的示意部分。第一查询信号411A产生特征返回信号412A，由此表示数字输出“1”。然后断开开关404，并且相应地，下个查询信号311B不产生特征返回信号。这提供数字“0”响应。然后，开关104重新闭合，下个查询信号411C产生特征响应412C，再表示数字“1”。
优选地，数字信号发送配置重复标识码几次，去除可能的差错。
指示计数器410持有的计数的信号可作为每个查询序列的部分被发送，或仅响应于在查询信号中的特定数字编码标识的特定请求被发送。还有，结合查询信号脉冲串的开关404的合适操作可以用来数字编码计数器410持有的计数。
开关404、存储和比较器设备405、计数器410，及相关控制电路可以方便地构成一个单个硅设备。电存储设备407可以由作为硅设备的部分的虚拟电池构成。
类似地对于多轴应力传感器，硅设备能够具有对应于在每个轴中的应力可接受级的预编制数目，和来自传感器的未处理数据与该存储的数目比较，产生单个输出，其可以使用本发明的配置更容易地被发送。
远端查询设备可以发出连续的查询信号，每个查询信号载有不同的标识码部分，从而顺序发出整个范围的可能的标识码。利用这种配置，查询设备将只接收当查询信号发出对应于由查询系统范围内的设备之一载有的标识码时的响应。或者，查询系统可以用范围内的设备的标识码预编程，并且可以仅发出对应于那些特定设备的查询信号。
如果需要，设备可以响应于主编码及其自身独有的标识码。利用这种配置，通过将一特定轮胎和查询设备移出其它轮胎的无线范围，可以发送主编码，然后可以诱导发送与特定轮胎相关的标识码。这样，存储在车间里的轮胎可以具有在将轮胎安装到车辆之前立即确定的标识码，然后可以将该标识码编进车辆查询设备，使得该特定轮胎得到查询，同时保持在车辆上。
图8示出了利用偏移频率分开各检测单元的一个可选实施例。在该方案中，每个PIFC设备具有固定的阻抗单元，提供离开原始谐振频率的偏移。其有效地给每个PIFC提供参考SAW和由检测单元调制的SAW之间的唯一差频。用这种方法，rf查询信号将同时激励所有设备，并且将返回许多对频率。每对频率将由f1参考SAW谐振频率和f2调制SAW频率组成。频率f2＝f1+(偏移阻抗+调制阻抗)*(阻抗与频率比)。

Claims (18)

1.一种装置，包括：无源传感器；与所述无源传感器相关联的天线；开关装置，用于控制所述无源传感器和所述天线之间的连接，使得在所述开关装置的第一状态下，防止所述天线发送由所述无源传感器产生的信号，而在所述开关装置的第二状态下，允许所述天线发送由所述无源传感器产生的信号；和远端可操作控制装置，用于控制所述开关装置的状态。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述开关装置由编码的射频控制信号控制。
3.如权利要求2所述的装置，包括：混频器，用于混合两个rf信号；和带通滤波器，连接到所述混频器的输出端，如果来自所述混频器的输出对应于滤波器的通带频率，所述带通滤波器有效地改变所述开关装置到第二状态。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述rf信号在2.45GHz频带内。
5.如权利要求2所述的装置，包括：检测器电路，用于检测调频或调幅rf信号的调制频率；和带通滤波器，连接到检测器的输出端，如果来自所述检测器的输出对应于滤波器的通带频率，所述带通滤波器有效地改变所述开关装置到第二状态。
6.如权利要求2所述的装置，包括：数字滤波器，如果由rf信号载有的数字编码对应于数字滤波器的数字编码，就改变所述开关装置到第二状态。
7.如前面任何权利要求所述的装置，包括：用于响应接收一个切换信号而产生电压的装置。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述电压产生装置由所述切换信号自身供电。
9.如权利要求7所述的装置，其中，所述电压产生装置包括：响应于轮胎的运动而产生电能的装置。
10.如权利要求8或权利要求9所述的装置，包括虚拟电池。
11.如前面任何权利要求所述的装置，其中，所述开关装置包括场效应管和/或放大器。
12.一种通过与无源传感器相关的天线查询所述无源传感器的方法，该方法包括步骤：产生预定切换信号；和将所述切换信号施加到开关装置以控制无源传感器和天线之间的连接。
13.一种轮胎状况监测设备，包括：一个或多个传感器，用于检测轮胎的状况；存储装置，用于存储与所述传感器相关的标识码；接收装置，用于接收来自远端查询设备的信号，该信号包括指示标识码的部分；将接收装置接收的标识码与存储在存储装置中的标识码比较的装置；开关，响应于比较器指示接收信号的标识码对应于存储在存储装置中的标识码，将传感器连接到接收装置；和电源，将电力提供给所述设备。
14.如权利要求13所述的轮胎状况监测设备，其中，所述电源可包括：当轮胎被使用时，产生轮胎内电能的装置；和用于存储所产生的所述电能的装置。
15.如权利要求13所述的轮胎状况监测设备，其中，所述电源装置包括：捕获从轮胎外部接收的射频(rf)能量的装置。
16.如权利要求13到15任一项所述的轮胎状况监测设备，其中，所述产生电能的装置产生预定数目的电能脉冲，例如轮胎的每一转，一个电能脉冲。
17.一种轮胎状况监测设备，用于产生电能脉冲的器件是压电器件，例如，嵌入轮胎结构内的PVDF设备。
18.一种轮胎状况监测设备，包括：一个或多个传感器，用于检测轮胎的状况；存储装置，用于存储与传感器相关的标识码；接收装置，用于接收来自远端查询设备的信号；用于将指示传感器对状况敏感的信号发送到查询设备的装置；将指示标识码的信号发送到查询设备的装置；和电源，用于给设备提供电力。
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