EP2102608A1 - Methode de calibration pour capteurs saw - Google Patents

Methode de calibration pour capteurs saw

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Publication number
EP2102608A1
EP2102608A1 EP07847268A EP07847268A EP2102608A1 EP 2102608 A1 EP2102608 A1 EP 2102608A1 EP 07847268 A EP07847268 A EP 07847268A EP 07847268 A EP07847268 A EP 07847268A EP 2102608 A1 EP2102608 A1 EP 2102608A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
cap
calibration method
calibration
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07847268A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Lionel Fagot-Revurat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Michelin Recherche et Technique SA France
Original Assignee
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Michelin Recherche et Technique SA Switzerland, Societe de Technologie Michelin SAS filed Critical Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Publication of EP2102608A1 publication Critical patent/EP2102608A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G01D18/002Automatic recalibration
    • G01D18/006Intermittent recalibration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01D18/008Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00 with calibration coefficients stored in memory
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    • G01D3/022Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for altering or correcting the law of variation having an ideal characteristic, map or correction data stored in a digital memory
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01K11/22Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
    • G01K11/26Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of resonant frequencies
    • G01K11/265Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of resonant frequencies using surface acoustic wave [SAW]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K15/00Testing or calibrating of thermometers
    • GPHYSICS
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L27/00Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
    • G01L27/002Calibrating, i.e. establishing true relation between transducer output value and value to be measured, zeroing, linearising or span error determination

Definitions

  • the present invention relates to SAW sensor calibration methods equipping a vehicle, and in particular sensors integrated in a tire-wheel assembly of motorized two-wheeled vehicles.
  • calibration method is meant here the determination of the relationship between (a) the response of a sensor for measuring a physical quantity and (b) the "true” value of that quantity (ie the determination of the "calibration function"), followed by the adjustment of the sensor response, in order to reduce the difference between the sensor response and the "true” value of the physical quantity.
  • a Surface Acoustic Wave is an acoustic wave that propagates along the surface of a material having a certain elasticity, with an amplitude that decreases exponentially with the depth of the surface. substrate.
  • SAW devices that implement this type of wave are very commonly used as filters, but also find an application as sensors. SAW devices are distinguished by their high sensitivity, low power consumption and the ability to operate in the radio frequency range, which is advantageous for wireless data transmission.
  • SAW sensors in tire-wheel elements, as described, for example, in WO 2006/058918 where the measurement of a tire temperature is performed by a sensor of this type. type.
  • SAW sensors of the "differential resonator" type which comprise two resonators having different resonance frequencies (f1 and f2) and which are dimensioned such that the difference between the frequencies (f2-f1) ) is a function of the temperature.
  • One of the difficulties associated with the use of SAW sensors consists of the low reproducibility between different sensors, which Figure 1 gives the illustration, for sensors type "differential resonator". In this case, the value of the temperature can only be reproduced with an accuracy of about 20 ° C, which is insufficient for most applications, at least in the field of the tire.
  • An object of the present invention is to obtain an improvement in the accuracy of the measurements obtained with the SAW sensors "resonator" type currently available, without increasing costs and without weighing down the necessary equipment.
  • the inventors have chosen an opposite approach to market trends, trends that go towards the search for an individual calibration of each sensor.
  • the invention is based in particular on the observation that, if, in certain applications of SAW sensors, a measurement accuracy of the order of 20 ° C. is insufficient, it is also not necessary to obtain a very precise calibration. precise (of the order of one degree), as it can be obtained by an individual calibration function.
  • the objective is achieved by a calibration method for a differential resonator type SAW sensor, incorporated in a set, the sensor having two resonant frequencies (f1, f2) which change differently depending on the value of a physical quantity (G) of the assembly, the method comprising the following steps:
  • (D) Determine a corrected value to be returned by the sensor (G corr ), taking into account the offset.
  • the sensor (G corr ) for a difference between the two resonance frequencies of the sensor ( ⁇ f Cap ) is determined as follows:
  • the average calibration function (F TM oy (G)) can be obtained by means of calibration functions of each of the sensors of said plurality of sensors (F ç ) according to the formula:
  • Another way of obtaining a mean calibration function is to adjust a polynomial, for example of order 2, to the set of individual calibration functions, which allows in particular to choose a reduced range of the physical quantity. for which the calibration method is optimized.
  • the invention may especially find application in assemblies where the space available for measuring systems is reduced and / or where the cost constraints are important, such as for example the measurement of the temperature of a tire forming part of the invention.
  • a tire-wheel assembly of a vehicle including a motorized two-wheeled vehicle (motorcycle).
  • the physical quantity (G) is then the difference between the tire temperature and a reference temperature.
  • a reference temperature For example, the ambient temperature, the engine oil temperature of the vehicle, or the temperature of the cooling water may in particular serve as a reference temperature.
  • step (A) of the method according to the invention (that is to say the establishment of an average calibration function) is executed once and for all, upstream. for example by the sensor manufacturer.
  • Steps (B) and (C) are preferably carried out periodically.
  • these steps involve measuring the temperature of the tire when it has a temperature known elsewhere.
  • the simplest configuration is to use the ambient temperature as the reference temperature and to determine the offset of the sensor when it is certain that the tire is at ambient temperature, ie when the vehicle is at the same time. 'stop.
  • step (B) it is proposed to perform step (B) only when the duration stopping exceeds a predetermined limit (for example, one hour).
  • the invention could be usefully applied to sensors other than SAW sensors that suffer from poor reproducibility.
  • FIG. 1 shows the dispersion of the values obtained with about twenty different SAW sensors
  • FIG. 3 represents the temperature difference ⁇ T between the SAW sensors of FIG. 1 and the average calibration function, as a function of the value of ⁇ f, after correction of the offset at a temperature point T.sub.0;
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of the application of the method of invention to a vehicle
  • Figure 1 shows the dispersion of the values obtained with about twenty SAW sensors of the same type.
  • ⁇ f 1 ⁇ F ⁇ (T) the accuracy of the measurement can not be less than approximately 20 ° C., which is insufficient for a certain number of measurements, such as the temperature of a tire.
  • the basic idea of the invention is to establish a mean calibration function (F TM oy ( ⁇ )), which corresponds for example to the average of the values obtained for N
  • FIG. 2 illustrates these different quantities.
  • FIG. 3 illustrates the validity of the approximation mentioned above for the sensors of FIG. 1.
  • the approximation according to the invention makes it possible, for all the sensors considered and on most of the range of the temperatures considered, to deviate less than 5 ° C., which is to be compared with the accuracy of the order of 20 ° C mentioned in the description of Figure 1.
  • the accuracy is about ⁇ 4 0 C: the accuracy of the measurement is improved by a factor of 3.
  • FIG. 4 shows a block diagram of the application of the method of invention to a vehicle, at a time when step (A) of the method according to the invention has already been carried out: it therefore has the F TM oy (G) average calibration function of the sensor model that is used.
  • the vehicle is in a certain state, characterized by the magnitudes 10, which may include the position "contact" of the ignition key, the state of the clutch (neutral), odometer mileage, the number of revolutions made by the engine, or one of the parameters provided by an ABS system.
  • the first step is to determine whether the vehicle is stationary (and off) or not.
  • the system "watches" the moment when the calibration conditions are fulfilled, for example when the vehicle has been stopped for a prescribed time or the engine oil temperature corresponds to the ambient temperature, etc. As long as these conditions are not met, the system continues to monitor temperatures. When the conditions are fulfilled, the moment when the vehicle starts up again is then awaited, then steps (B) and (C) of the method according to the invention are carried out.
  • the reference temperature for example, the ambient temperature, the temperature of the engine oil of the vehicle or the coolant, the temperature of the air in the air intake system is determined.
  • the temperature of a TPMS system i.e., a tire pressure control system, etc.
  • a TPMS system i.e., a tire pressure control system
  • the offset between the tire temperature (as obtained by the SAW sensor) and this temperature is determined. The calibration of the sensor will then be as described above, taking into account this offset.
  • the system waits for the vehicle to start again before proceeding to the actual calibration.
  • This can be useful when measuring the temperature of a motorcycle tire.
  • a reliable reading of the response of the sensor is possible only when the vehicle is in motion: it is then certain that the sensor is periodically close to the reader, which is not not necessarily the case when the vehicle is stationary.
  • this is not a necessity inherent to the method according to the invention. If we have a system allowing a reading at a greater distance (of the order of one meter in the case of a motorcycle), we can do without the second interrogation loop of the figure ("Vehicle in operate? ”) and proceed immediately to step (C) when the calibration conditions are met.
  • T R is a reference temperature (not to be confused with the reference temperature To of the method according to the invention).
  • a 0 , A 1 and A 2 are coefficients which can be expressed without difficulty in terms of Co, C 1 , C 2 and T R.
  • the correction of the measured values can be performed in several ways, three of which will be described in the following.
  • a first path (“logic 2") consists in considering the average sensitivity S of the sensors, ie the average slope of the derivative of the average calibration function in the temperature range considered. We can then apply:
  • T offset S. ⁇ Cap ⁇
  • Figure 5 illustrates the accuracy of the results obtained for three different correction logics.
  • the mean squared error ( ⁇ ) was plotted between the "true” temperature to be measured and the temperature determined by the SAW sensor, as a function of temperature (in 0 C).
  • the solid curve corresponds to the results obtained for a sensor chosen at random, without any correction.
  • the curve corresponding to "logic 3" has not been reproduced; it is indeed very close to that corresponding to "logic 1".

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Abstract

Procédé de calibration pour un capteur SAW de type résonateur différentiel, incorporé dans un ensemble, le capteur ayant deux fréquences de résonance qui évoluent différemment en fonction de la valeur d'une grandeur physique de l'ensemble, le procédé comportant les étapes suivantes : A) Etablir une fonction de calibration moyenne reliant la fréquence différentielle, et la grandeur physique, la fonction de calibration moyenne étant obtenue en moyennant sur une pluralité de capteurs du même type; B) Déterminer la fréquence différentielle du capteur lorsque la grandeur physique correspond à une valeur prédéterminée; C) Déterminer le décalage du capteur par rapport à la fonction de calibration moyenne; D) Déterminer la valeur de la grandeur physique correspondant à la fréquence différentielle mesurée, en tenant compte du décalage.

Description

Méthode de calibration pour capteurs SAW
Domaine de l'invention
[0001] La présente invention concerne les méthodes de calibration de capteurs SAW équipant un véhicule, et en particulier des capteurs intégrés dans un ensemble pneumatique-roue de véhicules deux-roues motorisés. Par "méthode de calibration" on entend ici la détermination de la relation entre (a) la réponse d'un capteur destiné à mesurer une grandeur physique et (b) la valeur « vraie » de cette grandeur (c'est-à-dire la détermination de la « fonction de calibration »), suivie par l'ajustement de la réponse du capteur, dans le but de réduire l'écart entre la réponse du capteur et la valeur « vraie » de la grandeur physique.
Arrière-plan technologique
[0002] Une onde acoustique de surface (SAW, de l'anglais Surface Acoustic Wave) est une onde acoustique qui se propage le long de la surface d'un matériau ayant une certaine élasticité, avec une amplitude qui décroît exponentiellement avec la profondeur du substrat. Les dispositifs SAW qui mettent en œuvre ce type d'ondes sont très couramment utilisés comme filtres, mais trouvent également une application comme capteurs. Les dispositifs SAW se distinguent par leur grande sensibilité, par leur petite consommation en énergie et par la possibilité de les faire fonctionner dans la gamme des fréquences radio, ce qui est avantageux pour la transmission sans fil des données.
[0003] II est connu d'utiliser des capteurs SAW dans des éléments pneumatique-roue, comme cela est décrit, par exemple, dans le document WO 2006/058918 où la mesure d'une température du pneumatique est effectuée par un capteur de ce type. Dans ces applications, on peut notamment utiliser des capteurs SAW de type « résonateur différentiel », qui comprennent deux résonateurs ayant des fréquences de résonance différentes (fl et f2) et qui sont dimensionnés de telle sorte que la différence entre les fréquences (f2-fl) est une fonction de la température. [0004] Une des difficultés liées à l'utilisation de capteurs SAW consiste en la faible reproductibilité entre différents capteurs, ce dont la Figure 1 donne l'illustration, pour des capteurs de type « résonateur différentiel ». Dans ce cas précis, la valeur de la température n'est reproductible qu'avec une précision d'environ 20° C, ce qui est insuffisant pour la plupart des applications, du moins dans le domaine du pneumatique.
[0005] Plusieurs solutions à ce problème ont été proposées. Il est notamment possible d'associer un dispositif de radio-identification ou RFID (de l'anglais Radio Frequency Identification) à chaque capteur SAW, et de stocker la fonction de calibration sur le dispositif RFID (voir, par exemple, le brevet US 7,129,828). Lorsque le capteur SAW est interrogé, le lecteur interroge également le dispositif RFID pour récupérer la fonction de calibration correspondante. Cette approche permet effectivement d'obtenir une calibration satisfaisante, mais elle comporte un certain nombre d'inconvénients. Outre le coût élevé, on peut signaler la nécessité d'avoir deux émetteurs (par exemple, à 433 MHz pour le capteur SAW et à 915 MHz pour le dispositif RFID) ainsi que deux antennes, etc.
[0006] Une autre approche a été proposée dans le document WO 2005/087518. On y décrit l'utilisation d'une carte mémoire associée à chaque capteur, contenant les paramètres de calibration du capteur. Les cartes mémoire sont mises en place dans le lecteur après l'installation des capteurs sur le véhicule. On peut ainsi obtenir une bonne calibration, mais un tel système s'expose au risque d'une mauvaise correspondance, c'est-à-dire l'association d'un capteur avec une carte mémoire contenant la fonction de calibration d'un autre capteur.
[0007] Signalons enfin les travaux entrepris par les fabricants de dispositifs SAW pour améliorer la reproductibilité des capteurs SAW, notamment par des procédés de fabrication collective. Des avancées très notables ont été obtenues récemment, mais on peut penser que les nouveaux procédés de fabrication vont conduire à une augmentation des coûts.
[0008] En résumé, la tendance actuelle est de résoudre les problèmes de calibration des capteurs SAW par une complexification des dispositifs et/ou des procédés de fabrication, ce qui entraîne une augmentation des prix. Description de l'invention
[0009] Un objectif de la présente invention est d'obtenir une amélioration de la précision des mesures obtenues avec les capteurs SAW de type « résonateur » actuellement disponibles, sans augmenter les coûts et sans alourdir l'équipement nécessaire.
[0010] Pour atteindre cet objectif, les inventeurs ont choisi une approche opposée aux tendances du marché, tendances qui vont vers la recherche d'une calibration individuelle de chaque capteur. L'invention se fonde notamment sur l'observation que, si, dans certaines applications des capteurs SAW, une précision de mesure de l'ordre de 200C est insuffisante, il n'est pas non plus nécessaire d'obtenir une calibration très précise (de l'ordre d'un degré), telle qu'elle peut être obtenue par une fonction de calibration individuelle.
[0011] L'objectif est atteint par un procédé de calibration pour un capteur SAW de type résonateur différentiel, incorporé dans un ensemble, le capteur ayant deux fréquences de résonance (fl, f2) qui évoluent différemment en fonction de la valeur d'une grandeur physique (G) de l'ensemble, le procédé comportant les étapes suivantes :
(A) Etablir une fonction de calibration moyenne ( F™oy (G)) reliant la différence entre les deux fréquences de résonance (Δf = £2-fl), et la grandeur physique (G), la fonction de calibration moyenne étant obtenue en moyennant sur une pluralité de capteurs du même type (Δf = F™oy (G) ) ; (B) Déterminer la différence entre les deux fréquences de résonance (Δf0 Cap ) du capteur lorsque la grandeur physique (G) correspond à une valeur prédéterminée (Go) ;
(C) Déterminer le décalage du capteur par rapport à la fonction de calibrage moyenne, en fréquence ou en termes de différence entre la valeur rendue par le capteur (GCap) et la valeur prédéterminée (Go) ;
(D) Déterminer une valeur corrigée à rendre par le capteur (Gcorr), en tenant compte du décalage. [0012] Selon un mode de réalisation particulier, on considère le décalage du capteur en fréquence ( D^ap = F™oy (Go )- Δf0 Cap ) et la valeur corrigée de la grandeur physique à rendre par le capteur (Gcorr) pour une différence entre les deux fréquences de résonance du capteur (Δf Cap ) est déterminée comme suit :
Gcoir = (Fr moy Y' (Δf Cap + D?ap ) (1)
= (Fc moy )"' (Δf Cap + Fc moy (G0 ) - Δf0 Cap )
où (F™oy ) (Δf) désigne la fonction inverse à la fonction de calibration moyenne
F^oy (G) .
[0013] Selon un autre mode de réalisation particulier, on considère le décalage du capteur en unités de G ( DQ P = G0 - (F™oy ) (Δf0 Cap )) et la valeur corrigée de la grandeur physique à rendre par le capteur (Gcorr) pour une différence entre les deux fréquences de résonance du capteur (Δf Cap ) est déterminée comme suit :
Gcoir = (F™y )"' (Δf Cap )+ D£ap
= (F"oy )"' (Δf Cap )- (F"oy )"' (Δf0 Cap )+ G0
où (F™oy ) (Δf) désigne de nouveau la fonction inverse à la fonction de calibration moyenne F™y (G) .
[0014] La fonction de calibration moyenne ( F™oy (G)) peut être obtenue en moyennant des fonctions de calibration de chacun des capteurs de ladite pluralité de capteurs ( Fç ) selon la formule :
FΓ(G) = ±- - ∑K(G). (3)
N
NB : F^ est la fonction qui relie, pour chaque capteur i, la valeur Af du capteur à la grandeur physique G : Af = F^ (G) [0015] Une autre façon d'obtenir une fonction de calibration moyenne consiste à ajuster un polynôme, par exemple d'ordre 2, à l'ensemble des fonctions de calibrations individuelles, ce qui permet notamment de choisir une plage réduite de la grandeur physique pour laquelle la méthode de calibration est optimisée.
[0016] L'invention peut notamment trouver application dans des ensembles où l'espace disponible pour des systèmes de mesure est réduit et/ou où les contraintes de coût sont importantes, comme par exemple la mesure de la température d'un pneumatique faisant partie d'un ensemble pneumatique-roue d'un véhicule, et notamment d'un véhicule deux-roues motorisé (motocyclette).
[0017] Lorsqu'on s'intéresse à la température d'un pneumatique, on s'intéressera en général à une température relative à une température de référence. La grandeur physique (G) est alors la différence entre la température du pneumatique et une température de référence. A titre d'exemple, la température ambiante, la température de l'huile du moteur du véhicule, ou encore la température de l'eau de refroidissement peuvent notamment servir de température de référence.
[0018] Selon un mode de réalisation préférentiel, l'étape (A) du procédé selon l'invention (c'est-à-dire l'établissement d'une fonction de calibration moyenne) est exécutée une fois pour toutes, en amont, par exemple par le fabricant de capteurs.
[0019] Les étapes (B) et (C) sont, de préférence, effectuées périodiquement. Dans le cas de la mesure de la température d'un pneumatique d'un véhicule, ces étapes impliquent la mesure de la température du pneumatique lorsque celui-ci a une température connue par ailleurs. La configuration la plus simple est d'utiliser la température ambiante comme température de référence et de déterminer le décalage du capteur lorsqu'on est sûr que le pneumatique est a la température ambiante, c'est-à-dire lorsque le véhicule est à l'arrêt. Pour éviter les périodes où, bien que le véhicule soit à l'arrêt, le pneumatique est en train de refroidir et n'a pas encore atteint la température ambiante, il est proposé d'exécuter l'étape (B) seulement lorsque la durée de l'arrêt dépasse une limite prédéterminée (par exemple, une heure). [0020] Plusieurs moyens peuvent être utilisés pour détecter que le véhicule est à l'arrêt ; citons la présence de la clé de contact, l'état de l'embrayage (point mort), le kilométrage du compteur kilométrique, le nombre de tours effectués par le moteur, ou l'un des paramètres fournis par un système ABS. Dans le cas d'une motocyclette, on pourrait également envisager l'utilisation d'un capteur de poids permettant de conclure à l'absence du conducteur.
[0021] L'invention pourrait être utilement appliquée à des capteurs autres que des capteurs SAW qui souffrent d'une mauvaise reproductibilité.
Brève description des dessins
[0022] L'invention sera mieux comprise grâce à la description des dessins selon lesquels :
- la Figure 1 montre la dispersion des valeurs obtenues avec une vingtaine de capteurs SAW différents ;
- la Figure 2 illustre plusieurs fonctions utiles dans la compréhension du procédé selon l'invention ;
- la Figure 3 représente l'écart en température ΔT entre les capteurs SAW de la Figure 1 et la fonction de calibrage moyenne, en fonction de la valeur de Δf, après correction du décalage en un point de température To ;
- la Figure 4 montre un schéma de principe de l'application du procédé d'invention à un véhicule ;
- la Figure 5 illustre la précision des résultats obtenus, par le biais de l'erreur quadratique moyenne (σ) pour trois logiques de correction différentes. Description détaillée des dessins
[0023] La Figure 1 montre la dispersion des valeurs obtenues avec une vingtaine de capteurs SAW de même type. Le graphe montre la différence Δf ' = f2-fl pour chacun des capteurs (en kHz), en fonction de la température, Δf1 ≡ F^ (T) . Vu l'écart type de la distribution de valeurs pour les capteurs considérés, il est évident que la précision de la mesure ne pourra pas être inférieure à environ 20 0C, ce qui est insuffisant pour un certain nombre de mesures, telle la surveillance de la température d'un pneumatique.
[0024] L'idée de base de l'invention est d'établir une fonction de calibrage moyenne (F™oy (τ)), qui correspond par exemple à la moyenne des valeurs obtenues pour N
1 N capteurs différents, F™oy (τ) = — V F^ (T) , et de déterminer, en un point donné
N V
(T = To), le décalage δCap du capteur considéré par rapport à cette fonction moyenne :
On effectue alors une approximation consistant à considérer que ce décalage reste constant sur tout le domaine des températures considéré. On établit donc, pour le capteur considéré, une nouvelle fonction :
pCap, cαrr (J) = pCap (J) _ g Cap = pCap (J) _ pCap ^ ) + pMoy ^ ) φ
[0025] La Figure 2 illustre ces différentes grandeurs. Une fois que l'on a déterminé la fonction F^rap' corr (T) , il est facile d'attribuer, par inversion, à chaque fréquence Δf du capteur une température corrigée Tcorr : Tcm = (F^p'COIT )4 (Δf) (6)
[0026] La Figure 3 illustre la validité de l'approximation évoquée plus haut pour les capteurs de la Figure 1. Le graphe montre, pour chaque valeur de Δf (en kHz), la différence entre la température obtenue pour chaque capteur i et la température correspondant à la fonction de calibrage moyenne, après une correction du décalage à une température de référence de 200C : ΔT ' = (Fc Cap' coir ) 4 (Δf) - (Fc Moy J"1 (Δf) (7)
On constate que, pour cet exemple, l'approximation selon l'invention permet, pour la totalité des capteurs considérés et sur l'essentiel du domaine des températures considéré un écart inférieur à 5°C, ce qui est à comparer avec la précision de l'ordre de 20° C mentionnée dans la description de la Figure 1. A une température « vraie » de 100° C, correspondant a un Δf de 800 kHz, la précision est d'environ ± 4 0C : la précision de la mesure est améliorée d'un facteur 3.
[0027] La Figure 4 montre un schéma de principe de l'application du procédé d'invention à un véhicule, à un moment où l'étape (A) du procédé selon l'invention a déjà été effectuée : on dispose donc de la fonction de calibration moyenne F™oy (G) du modèle de capteur qui est utilisé.
[0028] Le véhicule se trouve dans un certain état, caractérisé par les grandeurs 10, qui peuvent comprendre la position « contact » de la clé de contact, l'état de l'embrayage (point mort), le kilométrage du compteur kilométrique, le nombre de tours effectués par le moteur, ou l'un des paramètres fournis par un système ABS. Il s'agit, dans un premier temps, de déterminer si le véhicule est à l'arrêt (et éteint) ou non.
[0029] Si le véhicule est à l'arrêt et éteint, on surveille les températures. Le système « guette » le moment où les conditions de calibrage sont remplies, par exemple lorsque le véhicule a été à l'arrêt pendant un temps préconisé ou la température de l'huile du moteur correspond à la température ambiante etc. Tant que ces conditions ne sont pas remplies, le système continue à surveiller les températures. Lorsque les conditions sont remplies, on attend encore le moment où le véhicule se met à nouveau en marche, puis on procède aux étapes (B) et (C) du procédé selon l'invention. Dans le cas considéré, on détermine la température de référence (par exemple, la température ambiante, la température de l'huile du moteur du véhicule ou du liquide de refroidissement, la température de l'air dans le système d'admission d'air, la température d'un système TPMS (c'est-à-dire d'un système de contrôle de la pression d'un pneumatique), etc.), comprise dans ou déduite des grandeurs mesurées 20 qui sont disponibles. Si cette température de référence est comprise dans une gamme de valeur jugée acceptable (par exemple, si la température de l'huile est la référence, on attendra que le moteur ait suffisamment refroidi après usage), on détermine la décalage entre la température du pneumatique (telle qu'obtenue par le capteur SAW) et cette température. La calibration du capteur se fera alors comme décrit plus haut, en prenant en compte ce décalage.
[0030] Si, en revanche, le véhicule n'est pas à l'arrêt, on ne détermine pas le décalage mais on utilisera les valeurs du décalage obtenues précédemment.
[0031] Dans l'exemple de la Figure 4, le système attend que le véhicule se mette à nouveau en marche avant de procéder au calibrage proprement dit. Ceci peut s'avérer utile lorsqu'on mesure la température d'un pneumatique d'une motocyclette. Etant donné les distances de lecture des systèmes actuellement utilisés, une lecture fiable de la réponse du capteur n'est possible que lorsque le véhicule est en mouvement : on est alors certain que le capteur se trouve périodiquement près du lecteur, ce qui n'est pas nécessairement le cas quand le véhicule est à l'arrêt. Il ne s'agit cependant pas d'une nécessité inhérente à la méthode selon l'invention. Si on dispose d'un système permettant une lecture à plus grande distance (de l'ordre d'un mètre dans le cas d'une motocyclette), on peut se passer de la deuxième boucle d'interrogation de la figure (« Véhicule en marche ? ») et passer immédiatement à l'étape (C) lorsque les conditions de calibrage sont remplies.
[0032] Pour illustrer encore mieux l'invention, considérons un cas simple, à savoir une situation où la « signature » du capteur SAW peut s'écrire comme un polynôme de deuxième degré :
Δf Cap = pCap ^ = ^ + ^ (χ _ ^ ) + ^ (χ _ ^ )2 ^
où Co, Ci et C2 sont des coefficients et TR est une température de référence (à ne pas confondre avec la température de référence To de la méthode selon l'invention).
[0033] Cette fonction peut être facilement inversée ; on obtient pour la valeur de température mesurée par le capteur : TCap = A0 + ^ + A2 - Af0313 (9)
où A0, Ai et A2 sont des coefficients qui peuvent être exprimés sans difficulté en termes de Co, C1, C2 et TR.
[0034] La correction des valeurs mesurées peut être effectuée de plusieurs manières, dont trois seront décrites dans ce qui suit.
[0035] Considérons une température To de référence (ou de « recalage ») à laquelle la méthode de calibration opère.
[0036] Premièrement (« logique 1 »), il est possible, de déterminer le décalage en fréquence et de corriger en conséquence. En définissant :
δCap = Fc moy (T0 ) - Fc Cap (T0 ) (10)
on obtient
Tcoir = A0 + ^A1 + A2 - (Af Cap + δ) (11)
[0037] Deuxièmement, on peut déterminer le décalage en température. Une première voie (« logique 2 ») consiste à considérer la sensibilité moyenne S des capteurs, c'est-à- dire la pente moyenne de la dérivée de la fonction de calibrage moyenne dans le domaine de température considéré. On peut alors postuler :
T offset = S . δCap ^
et introduire la correction suivante
Tcoir = A0 + ^A1 + A2 - Af 'Cap + Toffset (13)
[0038] Une autre voie (« logique 3 ») évite le passage par la sensibilité moyenne. On détermine le décalage en température (entre la « vraie » température et la température TCap que fournit le capteur SAW) à la température de référence T0 : -. offset = τ _ τ Cap
1 O
(14)
= T0 - (Fcap )4 (ΔfCap)
et on procède ensuite comme pour la « logique 2 » :
Tcoir = A0 + ^, + A2 - Af0*9 + Toffset (15)
[0039] La Figure 5 illustre la précision des résultats obtenus, pour trois logiques de correction différentes. On a tracé l'erreur quadratique moyenne (σ) entre la « vraie » température à mesurer et la température déterminée par le capteur SAW, en fonction de la température (en 0C). La courbe pleine correspond aux résultats obtenus pour un capteur choisi au hasard, sans aucune correction. Les résultats obtenus avec les trois logiques décrites plus haut (ici pour To = 200C) sont également représentées : la courbe en trait tireté correspond à la « logique 1 » (facile à reconnaître, car l'erreur quadratique doit être 0 à T0), la courbe en pointillé à la « logique 2 » (sans surprise moins précise dans le voisinage de To). La courbe correspondant à la « logique 3 » n'a pas été reproduite ; elle est en effet très proche de celle correspondant à la « logique 1 ».
[0040] L'amélioration de la précision de la mesure est très nette pour les deux logiques. A une température de 100° C, σ est réduit d'un facteur 3 par rapport à la situation sans correction. Au lieu d'une précision de ± 18° C, on obtient une précision d'environ
± 6° C.
[0041] D'autres logiques sont bien évidemment possibles. Au fond, quelle que soit la logique choisie, le concept de base est toujours le même : on s'appuie sur la connaissance du capteur moyen, disponible grâce à une étude statistique (le plus souvent effectuée par le fournisseur du capteur) des fonctions de calibrations des capteurs (moyenne, écart type). Pour un capteur donné, on détermine judicieusement une fréquence ou une température de correction, en comparant, dans un domaine de fréquences ou de températures très limité, le capteur au capteur moyen, et on extrapole en estimant que la correction s'applique à l'ensemble des fréquences ou températures dans lesquelles le capteur est censé opérer.

Claims

Revendications
1 - Procédé de calibration pour un capteur SAW de type résonateur différentiel, incorporé dans un ensemble, le capteur ayant deux fréquences de résonance (f 1 , f2) qui évoluent différemment en fonction de la valeur d'une grandeur physique (G) de l'ensemble, le procédé comportant les étapes suivantes :
(A) Etablir une fonction de calibration moyenne ( F™oy (G)) reliant la différence entre les deux fréquences de résonance (Δf = fl-f2), et la grandeur physique (G), la fonction de calibration moyenne étant obtenue en moyennant sur une pluralité de capteurs du même type (Δf = F™oy (G) ) ;
(B) Déterminer la différence entre les deux fréquences de résonance (Δf0 Cap ) du capteur lorsque la grandeur physique (G) correspond à une valeur prédéterminée (Go) ;
(C) Déterminer le décalage du capteur par rapport à la fonction de calibrage moyenne, en fréquence ou en termes de différence entre la valeur rendue par le capteur (GCap) et la valeur prédéterminée (Go) ;
(D) Déterminer une valeur corrigée à rendre par le capteur (Gcorr), en tenant compte du décalage.
2 - Procédé de calibration selon la revendication 1, dans lequel le décalage du capteur est un décalage en fréquence (D^ap = F™oy (Go )- Δf0 Cap ) et dans lequel la valeur corrigée de la grandeur physique à rendre par le capteur (Gcorr) pour une différence entre les deux fréquences de résonance du capteur (Δf Cap ) est déterminée comme suit :
Qcαrr = (pmoy ^ (Δf Cap + pmoy (Q J _ Δf Cap J
où (F™oy ) (Δf) désigne la fonction inverse à la fonction de calibration moyenne
F™y (G) . 3 - Procédé de calibration selon la revendication 1 , dans lequel le décalage du capteur est un décalage en unités de G ( DQ P = GO - (F™oy ) (Δf0 Cap j) et dans lequel la valeur corrigée de la grandeur physique à rendre par le capteur (Gcorr) pour une différence entre les deux fréquences de résonance du capteur (ΔfCap ) est déterminée comme suit :
QCOΓΓ = (pmoy ^ (Δf Cap )_ (pmoy ^ (Δf Cap J+ ^
où (F™oy ) (Δf) désigne la fonction inverse à la fonction de calibration moyenne
F^oy (G) .
4 - Procédé de calibration selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la fonction de calibration moyenne ( F™oy (G)) est obtenue en moyennant des fonctions de calibration de chacun des capteurs de ladite pluralité de capteurs ( F^(G)) selon la formule :
5 - Procédé de calibration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la grandeur physique (G) est une température.
6 - Procédé de calibration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble est un ensemble pneumatique-roue d'un véhicule.
7 - Procédé de calibration selon la revendication 6, dans lequel le véhicule est un véhicule deux-roues motorisé.
8 - Procédé de calibration selon les revendications 6 ou 7 et 5, dans lequel la grandeur physique (G) est la différence entre la température du pneumatique et une température de référence. 9 - Procédé de calibration selon la revendication 8, dans lequel la température de référence est choisie du groupe comprenant : la température ambiante, la température de l'huile du moteur du véhicule, la température de l'eau de refroidissement.
10 - Procédé de calibration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape (A) est exécutée en amont, par exemple par le fabricant de capteurs.
11 - Procédé de calibration selon l'une des revendications 6 à 10 et 5, dans lequel l'étape (B) est exécutée lorsque le véhicule est à l'arrêt.
12 - Procédé de calibration selon la revendication 11, dans lequel l'arrêt du véhicule est déterminé par l'évaluation d'un paramètre caractérisant l'état du véhicule, choisi du groupe comprenant : la présence de la clé de contact, l'état de l'embrayage (point mort), le kilométrage du compteur kilométrique, le nombre de tours effectués par le moteur, ou l'un des paramètres fournis par un système ABS.
13 - Procédé de calibration selon la revendication 11 ou 12, dans lequel l'étape (B) est exécutée uniquement lorsque la durée de l'arrêt dépasse une limite prédéterminée.
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