第3章 轮胎状态测量与轮胎传感器设计

3.1 引言

智能轮胎对轮胎状态做出智能判断与决策之前，需要获得轮胎的状态信息。轮胎的状态信息可以通过传感器测量获得，智能轮胎根据传感器测量的信息可以进行轮胎状态的判断和信息的处理，为智能轮胎各种功能的实现奠定基础，因此，智能轮胎传感器技术是智能轮胎实现的关键技术。

轮胎的状态主要包括轮胎压力、温度、摩擦和振动等，对轮胎压力、温度、摩擦和振动等状态的测量是智能轮胎传感器的重要任务。要实现轮胎状态的正确测量，传感器必须满足一些特殊的要求，例如，轮胎高温、高压和旋转的工作环境要求轮胎传感器必须为无线方式，能够减弱甚至避免车体金属结构及轮胎内钢丝层对无线信号传输带来的干扰，实现传感器测量信号的远距离无线可靠传输，并且在宽温度范围和宽电源电压范围内具有较高的精度和稳定性，另外，还需要具有低成本、低功耗、高精度、高可靠性、抗干扰能力强等优点，因此，智能轮胎传感器的设计和研究具有一定的技术难度和挑战性，美国、欧洲和日本近年来投入了大量人力和物力从事智能轮胎传感器的研究，已经开发出了多种不同类型的传感器。根据目前的研究现状，智能轮胎传感器主要可以分为：集成MEMS（Micro Electro Mechanical System）传感器、胎面阻抗传感器、超声波传感器、光学传感器、电磁传感器和声表面波传感器^[1]-[3]。

下面首先对轮胎状态的测量方法进行介绍，然后对常用的各种轮胎传感器的结构、原理和实验测试结果进行阐述，分析不同传感器设计方法的优缺点，最后对智能轮胎传感器研究存在的问题和发展趋势进行探讨。