CN1852815A - 磁碰撞传感器 - Google Patents

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CN1852815A
CN1852815A CNA2004800270433A CN200480027043A CN1852815A CN 1852815 A CN1852815 A CN 1852815A CN A2004800270433 A CNA2004800270433 A CN A2004800270433A CN 200480027043 A CN200480027043 A CN 200480027043A CN 1852815 A CN1852815 A CN 1852815A
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CNA2004800270433A
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威廉姆·D·梅里克
威廉姆·托德·沃森
蒂莫西·J·博姆雅
莱昂纳德·S·切克
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Automotive Systems Laboratory Inc
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0136—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to actual contact with an obstacle, e.g. to vehicle deformation, bumper displacement or bumper velocity relative to the vehicle

Abstract

由工作地与车辆(12)的第一部分16相关的第一线圈(14)产生的第一磁场(26)与工作地与车辆(12)的第二部分(20)相关或是车辆(12)的第二部分(20)至少一部分的至少一个导电元件(18)交互，从而在导电元件(18)内产生涡流(34)，该涡流影响磁传感器(36、36.1和36.2)感测到的磁场。导电元件(18、80、86和88)工作地耦接至车辆易受碰撞的部分，例如是保险杠(24)或门(78)，所述导电元件用于根据来自磁传感器(36、36.1和36.2)的信号感测碰撞。另一方面，由第二线圈(50)在车辆(12)的车架(64)内产生第二磁场(54)，其中调整车架(64)使相关的磁路(68)的磁阻响应碰撞。可以使用来自第一线圈(14)或第二线圈(50)的信号来感测相关的磁场。

Description

磁碰撞传感器
附图说明
在附图中：
图1示出车辆中磁碰撞传感器的示意框图；
图2示出车辆在未受到扰动的状态下磁碰撞传感器的第一方面的第一实施例；
图3示出车辆在响应碰撞的受到扰动的状态下磁碰撞传感器的第一方面的第一实施例；
图4示出车辆在未受到扰动的状态下磁碰撞传感器的第二方面；
图5示出车辆在响应碰撞的受到扰动的状态下磁碰撞传感器的第二方面；
图6示出在车辆门内的磁碰撞传感器的第一方面的第二实施例，并示出门的侧剖面；
图7示出在车辆门内的磁碰撞传感器的第一方面的第二实施例，并示出门的上剖面；以及
图8示出磁碰撞传感器的第一方面的第三实施例以及磁碰撞传感器的第二方面的第二实施例。
具体实施方式
参照图1和图2，磁碰撞传感器10.1′的第一方面的第一实施例结合在车辆12内，包括至少一个第一线圈14，其工作地与车辆12的第一部分16相关；以及导电元件18，其工作地与车辆12的第二部分20相关或车辆12的第二部分20的至少一部分。例如，磁碰撞传感器10.1′的第一方面的第一实施例用于检测前端的碰撞，其中车辆12的第一部分16被描述为包括前横梁22；所述至少一个第一线圈14靠近前横梁的中心部分，例如安装在横梁上；以及车辆12的第二部分20被描述为包括前保险杠24。所述至少一个第一线圈14是导电的，用于响应由第一线圈驱动器28施加的电流，例如，响应由第一振荡器30产生的第一振荡信号，以产生第一磁场26。所述至少一个第一线圈14的磁轴32朝向车辆12的第二部分20，如基本沿用于图1所示的实施例的车辆12的纵轴，这样第一磁场26与工作地与车辆12的第二部分20相关的导电元件18进行交互，从而根据楞次定律在其中产生涡流34。例如，导电元件18包括薄金属片、膜或涂层，包括相对高导电的顺磁性材料或相对高导电的反磁性材料，例如，铝或铜，并且其可以与车辆12的第二部分20形成为一体。例如，可以将导电元件18喷涂在前保险杠24的后表面上。调整第一振荡器30的频率使得由至少一个第一线圈14产生的相应的振荡第一磁场26能在导电元件18内产生相关的涡流34，并通过车辆12的铁磁元件，如前横梁，进行磁传导。
磁碰撞传感器10.1′进一步包括与所述至少一个第一线圈14分开的至少一个磁传感器36，并调整所述磁传感器36以响应：由至少一个第一线圈14产生的第一磁场26；第二磁场，所述第二磁场响应所述第一磁场26在导电元件18内产生的涡流34而产生。例如，所述至少一个磁传感器36的量测轴与所述至少一个第一线圈14的磁轴32基本朝向相同的方向。例如，如图1所示，所述至少一个磁传感器36包括第一磁传感器36.1和第二磁传感器36.2，这两个传感器位于前横梁22的各个末端部分的前侧附近，从而响应第一磁场26和第二磁场38。磁传感器36产生响应磁场的信号，并能够用多种方式是实现，如，包括但不局限于线圈、霍尔效应传感器或巨磁电阻(GMR)传感器。第一磁传感器36.1和第二磁传感器36.2工作地耦接至各自的第一信号调节器和预处理器电路40.1和第二信号调节器和预处理器电路40.2，这些电路预放大、过滤、同步解调以及模数转换来自第一磁传感器36.1和第二磁传感器36.2的相关信号，如美国专利No.6,777,927内所描述的，该专利全文引用作为参考。第一信号调节器和预处理器电路40.1和第二信号调节器和预处理器电路40.2每个工作地耦接至处理器42，该处理器42处理来自这两个电路的信号，从而区分碰撞、控制安全约束致动器44，如工作地耦接至处理器42的前面的气囊或预缩式安全带。
参照图3，响应有足够能量的撞击物体46的碰撞使导电元件18变形，相对于至少一个第一线圈14和磁传感器36的导电元件18的形状和位置的变化造成第一磁传感器36.1和第二磁传感器36.2接收到的磁场发生变化，检测该变化，并且由信号调节器和预处理器电路40.1和40.2预处理所得到的信号。由此产生的信号由处理器42内的碰撞传感算法进行处理，如与阀值或参考信号或波形进行对比，如果检测到碰撞，例如，足够严重的碰撞，则处理器42响应该碰撞启动安全约束致动器44，或者响应来自第二碰撞传感器的第二确认信号而启动安全约束致动器44。
磁碰撞传感器10.1′的第一方面用于监测车辆前组件的形状和位置，如保险杠，从而提供明显能量碰撞的预先警告。磁碰撞传感器10.1′也能提供信号，根据此信号可以识别与行人的碰撞，并潜在地与和其他低质量或未固定的对象的碰撞区别开来。例如，可以使用响应于第一磁传感器36.1或第二磁传感器36.2的信号来启动行人保护装置；启动可重新设置的车辆乘员约束装置(如机械安全带预收缩装置)；或提醒前碰撞检测算法碰撞开始，其中，例如，前碰撞检测算法可以调整响应碰撞的一个或多个阀值。来自磁传感器66的信号的动态幅度提供对碰撞严重程度的测量。
磁碰撞传感器10.1′的第一方面对监测车辆12的非结构的或受碰撞后容易变形的元件的碰撞非常有用。导电元件18与之工作地相关或是其至少一部分的相关元件中的变化对相关磁场造成相关影响。该影响以光速出现。而且，与碰撞感测系统根据加速度计或磁致伸缩传感器而感测碰撞时一样，不需要在被碰撞的元件(即导电元件18)和相关的传感系统(即至少一个第一线圈14和磁传感器36)之间有直接的结构接触，因为磁碰撞传感器10.1′的第一方面响应于与其相关的磁场覆盖的几何区域内的变化，所述几何区域包括导电元件18、相关的至少一个第一线圈14以及磁传感器36之间的空间。如果这些元件所处的位置使得在相关的磁路内响应碰撞的非磁性材料缝隙增加或减少，则磁碰撞传感器10.1′的第一方面的响应度得到改善，从而影响相关磁路的全部磁阻，结果，影响由磁传感器36感测到的结果信号。
磁碰撞传感器10.1′的第一方面非常适合检测对车辆12的非铁元件的碰撞。例如，对于导电很差的元件，导电元件18工作地与其相关，用于检测其变形。另一个例子，对于导电很好的元件，如铝保险杠或车身板件，这些元件本身就具有磁碰撞传感器10.1′的导电元件18。
根据磁碰撞传感器10.1′的第一方面，尽管为了让第二磁场38的效应在铁元件内的磁场效应中占主要部分，铁元件(钢保险杠)内的相关的导电元件18应有足够的厚度或足够的导电能力以防止最初传送的第一磁场26穿透导电元件18到达另一侧的钢铁，但也可以将导电元件18加在铁元件上，如钢铁保险杠，从而导电元件18内的涡流34将完全消除穿过导电元件18一定深度的磁场。例如，对于超导体导电元件18，第一磁场26将不会穿透导电元件18。尽管第一磁场26的穿透深度会随着导电元件18的导电性的下降而增加，为了基本实现该效果，铝或铜的导电元件18不需要太厚(如2.5毫米或更小)。在使用涡流进行无损检测的现有技术中，磁场在导电元件内的穿透深度是公知的，例如，如技术文件eddyc.pdf中所描述的，该文件可从网址http：//joe.buckley.net/papers中找到，并全文引用作为参考。通常，如果导电元件18的厚度在磁场频率超过3标准穿透厚度，则基本没有磁场透过导电元件。
作为替换，在铁磁元件的情况下，如钢铁保险杠，磁碰撞传感器的结构可以如上所述，除了没有独立的导电元件18，即与本身导电的铁磁元件分开。因此，第一磁场26将通过车辆12的第二部分20的所述铁磁元件传导，车辆12的第二部分20是磁路的一部分，该磁路进一步包括至少一个第一线圈14、车辆12的第一部分16以及在车辆12的第一部分16和第二部分20之间的气缝48。根据这一方面，磁传感器36将响应由车辆12的铁磁第一部分16的变形或转化而造成的磁路的磁阻的变化，以及从而造成相关的气缝48内的变化。
参照图1和图4，结合在车辆12内的磁碰撞传感器10.2的第二方面包括至少一个第二线圈50，其工作地与车辆12的第三部分52相关，其中第三部分52既可以靠近上述的第一部分16，也可以位于其他位置。例如，磁碰撞传感器10.2的第二方面描述为用于检测前端的碰撞，其中车辆12的第三部分52被描述为包括前横梁22，所述第二线圈50靠近前横梁的中心部分，例如，围绕前横梁22设置。第二线圈50是导电的，用于响应于由第二线圈驱动器56施加的电流，例如，响应于由第二振荡器58产生的第二振荡信号，以产生第三磁场54。例如，第二振荡器58既可以与第一振荡器30相同，也可以不同，在第二振荡器58与第一振荡器30不同的情况下，可在不同的频率操作，产生与第一振荡器30相同或不同类型的波形，例如，正弦波与方波。在一个实施例中，所述至少一个第二线圈50与上述的至少一个第一线圈14相同。在另一个实施例中，独立的至少一个第二线圈50的磁轴基本沿着车辆12的第三部分52的铁磁元件定向，如图1所示，从而在车辆12的第三部分52的铁磁元件内感生第三磁场54。在另一个实施例中，所述至少一个第二线圈50放置在所述至少一个第一线圈14的后面。调整第二振荡器58的频率从而使由至少一个第二线圈50产生的相应的振荡第三磁场54磁传导通过车辆12的结构元件，如车辆12钢架的前部。
磁碰撞传感器10.2进一步包括与所述至少一个第二线圈50分开的至少一个磁传感器62，并调整所述磁传感器62以响应由至少一个第二线圈50产生并通过车辆12的车架64的第三磁场54。例如，如图1所示，所述至少一个磁传感器62包括位于左车架侧轨66.1和右车架侧轨66.2各个前部周围的第三磁传感器62.1和第四磁传感器62.2。在另一个实施例中，磁碰撞传感器10.2的第二方面的磁传感器62与磁碰撞传感器10.1′的第一方面的磁传感器36相同。磁传感器62产生响应磁场的信号，并能够用多种方式实现，如，包括但不局限于线圈、霍尔效应传感器或巨磁电阻(GMR)传感器。例如，可以绕车架64缠绕磁传感器62的线圈，或磁传感器62(即线圈、霍尔效果传感器、GMR传感器或其他类型的磁传感器)可以位于车辆12的车架64的开口内或位于其上。第一磁传感器36.1和第二磁传感器36.2工作地耦接至各自的第一信号调节器和预处理器电路40.1和第二信号调节器和预处理器电路40.2，例如，这些电路预放大、过滤、同步解调以及模数转换来自第三磁传感器62.1和第四磁传感器62.2的相关信号，如美国专利No.6,777,927,927内所描述的，该专利全文引用作为参考。
第三磁场54通过磁路68，该磁路68包括上述的车辆12车架64的元件，还进一步包括车体的元件或动力统，或其他相关的结构元件，特别是包含铁磁材料的元件。如果相关的磁路68包括一个或多个包含非磁材料的缝隙70，则磁碰撞传感器10.2的第二方面的响应度能够得到增强，由磁碰撞传感器10.2检测受碰撞造成的车架的分离，从而响应碰撞，调制磁路68的相关的磁阻。例如，所述一个或多个缝隙70可以包括结构的非铁材料，如车辆12的铝或结构塑料车架64，其响应碰撞可被压缩或升展，从而分别使磁路68相关的磁阻下降或增加。
磁碰撞传感器10.2的第二方面用于响应于具有相当量的相关的非塑性变形的碰撞，监测车辆12的结构的损坏。参照图5，响应有足够能量的撞击物体46的碰撞使车辆12的车架64变形，响应相关的元件的几何形状的变化而产生的相关的磁路68的磁阻的相关的变化造成第三磁传感器62.1和第四磁传感器62.2感测到的磁场发生相关的变化，检测该变化，从而由信号调节器和预处理器电路40.1和40.2预处理所得到的信号。由此产生的信号由处理器42内的碰撞传感算法进行处理，如将该信号与阀值或参考信号或波形进行对比，如果检测到碰撞，例如，足够严重的碰撞，则处理器42响应该碰撞启动安全约束致动器44。可以响应根据磁碰撞传感器10.1′的第一方面检测到的碰撞进行磁碰撞传感器10.2的第二方面的检测过程。
通常，在期望部署安全约束致动器44的主要的碰撞事件中，通常在前保险杠区域的后面的车辆结构上出现明显的相关的损坏和相关的金属弯曲。当如上所述，磁碰撞传感器10.1′的第一方面的第一实施例检测到撞击物体46之后，车辆的破坏区域和破坏图形一般将最初限制在保险杠区域或将进一步延伸进车辆内，撞击一个或多个主要的车辆结构组件。如果物体的碰撞最初限制在保险杠或篷盖区域，则只能由磁碰撞传感器10.1′的第一方面检测到碰撞。但是，如果撞击物体撞进了主要结构组件，则磁碰撞传感器10.2的第二方面的第三磁传感器62.1和第四磁传感器62.2响应车辆12的车架64的变形，检测到明显的信号变化。来自第三磁传感器62.1和第四磁传感器62.2的信号的特征，即相关的幅度和变化率，可以与撞击的严重程度相关，并用来启动一个或多个用于特定碰撞的安全约束致动器44。因此，将磁碰撞传感器的第一方面10.1′和第二方面10.2组合，可提供更快更好的碰撞识别，从而启动或抑制启动相关的安全约束致动器44。而且，碰撞对磁碰撞传感器的第一方面10.1′或第二方面10.2的磁路影响以光速传播到各个磁传感器26和62，因此，与加速度计或磁致伸缩感测技术一样，碰撞并不局限于冲击波通过相关的结构元件传播的速度。而且，将磁碰撞传感器的第一方面10.1′和第二方面10.2组合，用于检测和区分不同类型的前端碰撞，包括但不局限于，对行人的碰撞、对其他车辆的碰撞、对固定物体的碰撞或对其他物体的碰撞，从而进一步部署适用于特定情况的安全措施，并响应预定类型的撞击物体和检测到的碰撞的严重程度。而且，磁碰撞传感器的第一方面10.1′和第二方面10.2提供相对快速的碰撞检测；将需要启动安全约束致动器44的事件与应抑制启动安全约束致动器44的事件区分开来；以及从碰撞的信息确定碰撞的位置、范围以及能量，可以使用响应于磁碰撞传感器10.1′和10.2的相关的磁场26、38和54、来自相关的磁传感器26和62的信号，来检测该碰撞信息。
参照图6和图7，根据用于检测侧面碰撞的磁碰撞传感器10.1″的第一方面的第二实施例，至少一个线圈72和相关的至少一个磁传感器74工作地与车辆12的门78的第一部分76相关，并与至少一个导电元件80合作，该导电元件80工作地与靠近的门78的第二部分82相关或是门78的第二部分82的至少一部分。例如，在图6和图7所示的实施例中，门78的第一部分76包括内皮84，以及至少一个导电元件80，导电元件80包括分别位于外皮90和门80的门梁92上的第一导电元件86和第二导电元件88，外皮90和门梁92构成门78的各个第二部分82。作为替换，如果外皮90或门梁92导电，则其可作为相关的导电元件80，无需独立的、与外皮90或门梁92分开的第一导电元件86或第二导电元件88。
所述至少一个线圈72是导电的，用于响应由线圈驱动器96施加的电流，例如，响应由振荡器98产生的第一振荡信号，以产生第一磁场94。所述至少一个线圈72的磁轴朝向门78的第二部分，例如，朝向门78的外皮90，基本沿着图6和图7所示的实施例的车辆的横轴，从而第一磁场94与导电元件86和88交互，导电元件86和88工作地与第一磁场94相关，从而根据楞次定律在其中产生涡流102。例如，每个导电元件86和88包括薄金属片、膜或涂层，包括相对高导电的顺磁性材料或相对高导电的反磁性材料，例如，铝或铜，并且其可以与门78的第二部分20形成为一体。例如，导电元件86和88可以为分别安装在或涂敷到与门梁92相关的现有的或补充结构以及门80的外皮90的内表面上的相对薄的片、膜或涂层或与上述结构形成一体。调整第一振荡器30的频率使得：至少一个线圈72产生的相应的振荡磁场26在导电元件86和88内产生相关的涡流34，并通过门78的铁磁元件和车辆1邻近的结构传导。
所述至少一个磁传感器74与所述至少一个线圈72分开放置，并调整所述磁传感器74以响应于第一磁场94和第二磁场，所述第一磁场94由至少一个线圈72产生，所述第二磁场由导电元件86和88内响应于第一磁场的涡流102产生。例如，所述至少一个磁传感器74的量测轴与所述至少一个线圈72的磁轴100基本朝向相同的方向。磁传感器74产生响应磁场的信号，并能够用多种方式实现，如，包括但不局限于线圈、霍尔效果传感器或巨磁电阻(GMR)传感器。磁传感器74的数量以及其在门78的内皮84上的间隔和位置取决于车辆12、所要求的性能的类型以及相关的成本约束。通常，磁传感器74越多，就可能提供更高的分辨率和更快的检测速度，但系统成本增加。加大两个或多个磁传感器74之间的垂直或前/后间隔降低了与第一磁场94的相关的耦合，提高了与第二磁场104的耦合，并在碰撞过程中提供导电元件动作的更通用或通常的显示，潜在地降低了最终检测响应的速度，但提高了对伪积极碰撞检测的免除，即对非碰撞事件的免除。仅有一个线圈72和一个磁传感器74，就可以通过门78内的孔提供主对角线长度的约1/4～1/3的分离，这是有利的。
至少一个磁传感器74工作地耦接至各个信号调节器和预处理器电路106，电路106预放大、过滤、同步解调以及模数转换来自至少一个磁传感器74的相关信号，如美国专利No.6,777,927内所描述的，该专利全文引用作为参考。信号调节器和预处理器电路106工作地耦接至处理器108，该处理器108处理来自电路106的信号，从而区分碰撞、控制工作地耦接至处理器108的相关的安全约束致动器110，例如，工作地耦接至处理器108的侧气囊。
在操作中，磁碰撞传感器10.1″提供相对于门78的内皮84的外皮90或门梁92的相对动作的测量，例如，响应对车辆12的侧面碰撞而造成门78被破坏或弯曲。在非破坏条件期间，由所述至少一个磁传感器74感测由第一磁场94和第二磁场104结合而产生的振荡磁场。如果物体撞击门78的外皮90造成门的物理变形，则该振荡磁场将会至少部分受到由相关的第一导电元件86的动作或变形以及第一导电元件86内的相关涡流的相关变化所造成的第二磁场104的干扰。如果撞击足够严重，则门梁92以及相关的第二导电元件88也因此被移动或变形，造成第二导电元件88和相应的第二磁场104内的涡流102的额外的和更多的实质变化。通常，如果撞击的程度没有严重到要部署相关的安全约束致动器110，则门梁92以及相关的第二导电元件88不会受到干扰，但门78的外皮90仍有可能出现实质的相关的变形。因此，在仅包含单个导电元件80的磁碰撞传感器10.1″内，导电元件80的优选的位置为上述第二导电元件88的位置。
根据另一个实施例，加速度计112或另一个碰撞传感器，可以与上述磁碰撞传感器10.1″组合，通过分开确认相关的碰撞的出现来改善可靠性，这在碰撞事件的相对前期，例如集中在B柱上的杆碰撞或跨过门78的宽障碍型碰撞导致的结果，在碰撞对门78的外皮90或门梁92没有造成明显的变形的情况下是有用的，由于此，如果单独使用磁碰撞传感器10.1″，可能会延迟检测碰撞事件。例如，辅助加速度计112可能位于车辆12的B柱的基座上。又如，辅助加速度计112可能靠近安全约束致动器110。在磁碰撞传感器10.1″附有独立的碰撞传感器如加速度计112的系统内，如果磁碰撞传感器10.1″检测到磁场内明显的和相对的迅速变化，并且加速超过了相对的低阀值，或如果加速度计112检测到明显的和相对的迅速变化，并且磁碰撞传感器10.1″检测到磁场内至少相对不够明显和相对不够迅速的变化，则部署安全约束致动器110。
应理解可以通过加入具有相对高的磁穿透性的相关的磁芯来加强用来产生或检测磁场的线圈的性能。而且，应理解施加在至少一个第一线圈14、第二线圈50或线圈70上的信号为直流信号，从而建立稳定的磁场。作为替换，可以用相应的永久磁铁来替换线圈，从而相关的磁碰撞传感器10.1′、10.1″或10.2将响应于在响应相关碰撞的磁场中的瞬时现象。而且，第一振荡器20、第二振荡器58或振荡器98的特定的振荡波形没有限制，其可以为，例如，正弦波、锯齿波或单频或步进变化或连续变化的多频的其他波形。
参照图8，结合在车辆12内的磁碰撞传感器10.1的第一方面的第三实施例包括至少一个第一线圈14，其工作地与车辆12的第一部分16相关；以及导电元件18，其既可以工作地与车辆12的第二部分20相关或是车辆12的第二部分20的至少一部分。例如，磁碰撞传感器10.1的第一方面的第三实施例用于检测前端的碰撞，其中车辆12的第一部分16被描述为包括前横梁22，所述至少一个第一线圈14靠近前横梁的中心部分，例如安装在横梁上，以及车辆12的第二部分20被描述为包括前保险杠24。所述至少一个第一线圈14是导电的，用于响应由第一线圈驱动器28施加的电流，例如，响应由第一振荡器30施加的第一振荡信号，以产生第一磁场26。所述至少一个第一线圈14的磁轴32朝向车辆12的第二部分20，如基本沿用于图8所示的实施例的车辆12的纵轴，这样第一磁场26与工作地与车辆12的第二部分20相关的导电元件18进行交互，从而根据楞次定律在其中产生涡流34。例如，导电元件18包括薄金属片、膜或涂层，包括相对高导电的顺磁性材料或相对高导电的反磁性材料，例如，铝或铜，并且其可以与车辆12的第二部分20形成为一体。例如，可以将导电元件18喷涂在前保险杠24的后表面上。调整第一振荡器30的频率使得：由至少一个第一线圈14产生的相应的振荡第一磁场26使得在导电元件18内产生相关的涡流34。
所述至少一个第一线圈14工作地耦接至信号调节器和预处理器电路114.1，例如，电路114.1预放大、过滤、同步解调以及模数转换来自至少一个磁传感器14的相关信号。信号调节器和预处理器电路114.1工作地耦接至处理器116，该处理器116处理来自电路114.1的信号，从而区分碰撞、控制工作地耦接至处理器116的相关的安全约束致动器44，例如，前端气囊或安全带预收缩装置。特别是处理器116响应来自所述至少一个第一线圈14的信号的复数幅度的分析，确定响应所述至少一个第一线圈14的自感的测量，例如，与由相关的振荡器30施加给处理器116的信号有关。
响应有足够能量的撞击物体46(如图3所示)的碰撞使导电元件18变形，相对于所述至少一个第一线圈14和磁传感器36的导电元件18的形状和位置的变化影响所述至少一个第一线圈14的磁场。所得到的信号由信号调节器和预处理器电路114.1进行预处理，例如，电路114.1测量跨过所述至少一个第一线圈14的信号，并测量由相关的线圈驱动器28施加的信号。信号调节器和预处理器电路114.1独自或与处理器16组合，将来自所述至少一个第一线圈14的信号分解成有功和无功分量，例如，使用由相关的线圈驱动器28施加的信号作为相位参考。
将信号分解成有功和无功分量在本技术领域是公知的，可以通过使用模拟电路、数字电路或软件或上述的组合来实现。例如，美国专利No.4,630,229、No.6,005,392以及No.6,288,536被全文引用作为参考，每个专利公开了各种用于实时计算信号的有功和无功分量，这些系统和方法可以用来处理来自所述至少一个第一线圈14的信号。也可以使用Maxwell-Wien桥，例如结合在信号调节器和预处理器电路114.1内，来确定信号的有功和无功分量，或可以使用锁相环来确定相对于相应的信号源的信号的相对相位，然后确定相关的有功和无功分量。可以使用涡流技术领域内公知的各种技术来处理来自所述至少一个第一线圈14的信号，如在网页所公开的，该网页http：//www.ndt-ed.org/EducationResource/CommunityCollege/EddyCurre nts/cc_ec_index.htm内容全文引用作为参考。
由处理器116内的碰撞检测算法来处理响应所述至少一个第一线圈14的自感的信号，如响应来自所述至少一个第一线圈14的信号的有功和无功分量，例如，将其与阀值或参考信号或波形进行对比，来处理该信号；如果因此检测到碰撞，例如，足够严重的碰撞，则处理器42响应该碰撞启动安全约束致动器44，或响应来自第二碰撞传感器的第二确认信号启动安全约束致动器44。
参照图8，图8示出美国专利No.6,587,048的进一步教导，该专利在此全文引用作为参考，结合在车辆12内的磁碰撞传感器10.2′的第二方面的第二实施例包括至少一个第二线圈50，其工作地与车辆12的第三部分52相关，其中第三部分52既可以靠近上述的第一部分16，也可以位于其他位置。例如，磁碰撞传感器10.2的第二方面描述为用于检测前端的碰撞，其中车辆12的第三部分52被描述为包括前横梁22，所述第二线圈50靠近前横梁的中心部分，例如，围绕前横梁22设置。第二线圈50是导电的，用于响应由第二线圈驱动器56施加的电流，例如，响应由第二振荡器58产生的第二振荡信号，以产生第三磁场54。例如，第二振荡器58既可以与第一振荡器30相同，也可以不同，在第二振荡器58与第一振荡器30不同的情况下，可在不同的频率操作，产生与第一振荡器30相同或不同类型的波形，例如，正弦波或方波。在一个实施例中，所述至少一个第二线圈50与上述的至少一个第一线圈14相同。在另一个实施例中，单独的至少一个第二线圈50的磁轴基本沿着车辆12的第三部分52的铁磁元件定向，如图8所示，从而将第三磁场54感应到车辆12的第三部分52的铁磁元件内。在另一个实施例中，所述至少一个第二线圈50放置在所述至少一个第一线圈14的后面。调整第二振荡器58的频率使得：由至少一个第二线圈50产生的相应的振荡第三磁场54通过车辆12的结构元件，如车辆12钢架的前部，磁传导。
所述至少一个第二线圈50工作地耦接至信号调节器和预处理器电路114.2，例如，电路114.2预放大、过滤、同步解调以及模数转换来自至少一个磁传感器50的相关信号。信号调节器和预处理器电路114.2工作地耦接至处理器116，该处理器116处理来自电路114.2的信号，从而区分碰撞、控制工作地耦接至处理器116的相关的安全约束致动器44，例如，前端气囊或安全带预收缩装置。特别是处理器116响应来自所述至少一个第一线圈50的信号的复合幅度的分析，确定响应所述至少一个第二线圈50的自感的测量，例如，与由相关的振荡器58施加给处理器116的信号有关。
第三磁场54通过磁路68，该磁路68包括上述的车辆12车架64的元件，还进一步包括车体的元件或动力系，或其他相关的结构元件，特别是包含铁磁材料的元件。如果相关的磁路68包括一个或多个包含非磁材料的缝隙70，则磁碰撞传感器10.2′的第二方面的响应度能够得到增强，由磁碰撞传感器10.2′检测由碰撞造成的车体的分离，从而响应该碰撞，调制磁路68的相关的磁阻。例如，所述一个或多个缝隙70可以包括结构的非铁材料，如车辆12的铝或结构塑料车架64，其响应碰撞可被压缩或升展，从而分别使磁路68的相关的磁阻下降或增加。
信号调节器和预处理器电路114.2测量跨过所述至少一个第二线圈50的信号，并测量由相关的线圈驱动器56施加的信号。信号调节器和预处理器电路114.2独自或与处理器16组合，将来自所述至少一个第二线圈50的信号分解成有功和无功分量，例如，使用由相关的线圈驱动器58施加的信号作为相位参考。由处理器116内的碰撞检测算法来处理将响应所述至少一个第二线圈50的自感的信号，如响应来自所述至少一个第二线圈50的信号的有功和无功分量，例如，通过将其与阀值或参考信号或波形进行对比，来处理该信号；如果因此检测到碰撞，例如，足够严重的碰撞，则处理器42响应该碰撞启动安全约束致动器44，或响应来自第二碰撞传感器的第二确认信号启动安全约束致动器44。
如图8所示，应理解磁碰撞传感器10.1的第一方面的第三实施例以及磁碰撞传感器10.2′的第二方面的第二实施例可以结合在一起使用，或单独使用。
虽然详细描述了特定的实施例，但本领域的普通技术人员可根据本文公开的教导对这些详细内容作各种修改和替换，这是显而易见的。因此，公开的特定的设置仅作示范，并不限制本发明的范围，本发明的全部范围由权利要求书以及任何和所有的等同来限制。

Claims (31)

1.一种磁碰撞传感器，包括：
a.至少一个第一线圈，其工作地与车辆的第一部分相关；
b.第一信号源，其工作地与所述至少一个第一线圈相关，其中来自所述第一信号源的第一信号工作地耦接至所述至少一个第一线圈，从而使所述至少一个第一线圈产生第一磁场；
c.至少一个导电元件，其工作地与所述车辆的第二部分相关或是所述车辆的第二部分的至少一部分，其中所述至少一个导电元件的位置使得由所述至少一个第一线圈产生的所述第一磁场在所述至少一个导电元件内感生至少一个涡流；以及
d.至少一个第一磁传感器，用于响应来自所述至少一个第一线圈的所述第一磁场产生第二磁场，所述至少一个第一线圈的所述第一磁场受到由第一磁场在所述至少一个导电元件中感生的所述至少一个涡流的影响。
2.如权利要求1所述的磁碰撞传感器，其中所述车辆的所述第一部分包括所述车辆的前横梁。
3.如权利要求2所述的磁碰撞传感器，其中至少一个所述第一线圈靠近所述车辆的前横梁的中心部分。
4.如权利要求1所述的磁碰撞传感器，其中所述信号源包括第一振荡器。
5.如权利要求1所述的磁碰撞传感器，其中所述至少一个导电元件包括相对高导电的顺磁性或反磁性的金属片、膜或涂层。
6.如权利要求1所述的磁碰撞传感器，其中所述至少一个导电元件工作地耦接至所述车辆或耦接至所述车辆上易受碰撞而变形的部分。
7.如权利要求6所述的磁碰撞传感器，其中所述至少一个导电元件工作地耦接至所述车辆的保险杠或耦接至所述车辆的保险杠的至少一部分。
8.如权利要求1所述的磁碰撞传感器，其中至少一个所述第一磁传感器包括相应的至少一个所述第一线圈，并且所述第二信号响应所述相应的至少一个所述第一线圈的自阻抗。
9.如权利要求1所述的磁碰撞传感器，其中至少一个所述第一磁传感器包括线圈、霍尔效应传感器或巨磁电阻(GMR)传感器。
10.如权利要求1所述的磁碰撞传感器，其中所述至少一个第一磁传感器与所述至少一个第一线圈分开设置。
11.如权利要求10所述的磁碰撞传感器，其中所述至少一个第一磁传感器包括多个相对于所述至少一个第一线圈的相对末端的第一磁传感器。
12.如权利要求1所述的磁碰撞传感器，进一步包括安全约束系统，其中响应来自所述至少一个第一磁传感器的信号启动所述安全约束系统。
13.如权利要求1所述的磁碰撞传感器，进一步包括：
a.至少一个第二线圈，其工作地与车辆的第三部分相关；
b.第二信号源，其工作地与所述至少一个第二线圈相关，其中来自所述第二信号源的第二信号工作地耦接至所述至少一个第二线圈，从而使所述至少一个第二线圈在所述车辆的车架内产生第二磁场；以及
c.至少一个第二磁传感器，用于响应所述车辆的车架内的所述第二磁场，产生第二信号。
14.如权利要求13所述的磁碰撞传感器，其中所述第二信号与所述第一信号不同。
15.如权利要求13所述的磁碰撞传感器，进一步包括安全约束系统，其中响应来自所述至少一个第一磁传感器的信号启动所述安全约束系统，响应来自所述至少一个第二磁传感器的信号启动所述安全约束系统，并且使用所述来自所述至少一个第一磁传感器的信号为来自所述至少一个第二磁传感器的信号提供保障。
16.如权利要求6所述的磁碰撞传感器，其中所述至少一个第一线圈工作地与所述车辆的门的第一部分相关，所述至少一个导电元件工作地与所述车辆的门的第二部分相关或是所述车辆的门的第二部分的至少一部分。
17.如权利要求16所述的磁碰撞传感器，其中至少一个所述导电元件工作地与所述车辆的门的外皮相关或是所述车辆的门的外皮的至少一部分。
18.如权利要求17所述的磁碰撞传感器，其中至少一个所述导电元件工作地与所述车辆的门的门梁相关或是所述车辆的门的门梁的至少一部分。
19.如权利要求16所述的磁碰撞传感器，其中至少一个所述导电元件工作地与所述车辆的门的门梁相关或是所述车辆的门的门梁的至少一部分。
20.如权利要求16所述的磁碰撞传感器，进一步包括加速度计，其工作地耦接至所述车辆，其中碰撞检测响应来自所述至少一个第一磁传感器的信号，并响应来自所述加速度计的信号。
21.如权利要求20所述的磁碰撞传感器，其中所述加速度计工作地耦接至靠近所述车辆的门的车辆的结构元件。
22.一种磁碰撞传感器，包括：
a.至少一个第二线圈，其工作地与车辆的第三部分相关；
b.第二信号源，其工作地与所述至少一个第二线圈相关，其中来自所述第二信号源的第二信号工作地耦接至所述至少一个第二线圈，从而使所述至少一个第二线圈在所述车辆的车架内产生第二磁场；以及
c.至少一个第二磁传感器，用于响应所述车辆的所述车架内的第二磁场产生第二信号，其中所述车辆的所述车架包括至少一个基本非磁元件，其与所述车架的磁路串联，所述基本非磁元件易受碰撞后变形，所述基本非磁元件的变形影响所述车架的所述磁路的磁阻，所述车架的所述磁路的磁阻影响由所述至少一个第二磁传感器感测的第二磁场。
23.如权利要求22所述的磁碰撞传感器，其中所述车辆的所述第三部分包括所述车辆的前横梁，并且至少一个所述第二线圈位于所述车辆的前横梁周围。
24.如权利要求22所述的磁碰撞传感器，其中所述信号源包括第二振荡器。
25.如权利要求22所述的磁碰撞传感器，其中至少一个所述第一磁传感器包括相应的至少一个所述第二线圈，并且所述第二信号响应所述相应的至少一个所述第二线圈的自阻抗。
26.如权利要求22所述的磁碰撞传感器，其中至少一个所述第二磁传感器包括线圈、霍尔效应传感器或巨磁电阻(GMR)传感器。
27.如权利要求22所述的磁碰撞传感器，其中所述至少一个第二磁传感器与所述至少一个第二线圈分开设置。
28.如权利要求22所述的磁碰撞传感器，其中所述至少一个第二磁传感器工作地与所述车辆的所述车架的至少一个侧轨相关。
29.如权利要求22所述的磁碰撞传感器，进一步包括安全约束系统，其中响应来自所述至少一个第二磁传感器的信号启动所述安全约束系统。
30.一种感测碰撞的方法，包括：
a.在车辆内产生至少一个磁场；
b.将至少一个导电元件与车辆易受碰撞的部分工作地相关；
c.响应所述至少一个磁场，在所述导电元件内产生至少一个涡流；并且
d.响应所述至少一个涡流，感测磁场。
31.一种用于提供感测碰撞的方法，包括：
a.在车辆的车架内产生至少一个磁场；
b.在车辆的车架内感测所述至少一个磁场，其中所述至少一个磁场沿包括所述车辆的所述车架的至少一部分的磁路延伸；并且
c.调整所述车辆的所述车架使所述磁路的磁阻响应碰撞。
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