基于無源聲表面波傳感器的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中期報(bào)告

基于無源聲表面波傳感器的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中期報(bào)告一、項(xiàng)目背景與意義隨著汽車的飛速發(fā)展，爆胎事故、胎壓異常等問題日益嚴(yán)重，特別是在高速公路等高速行駛場(chǎng)景下，胎壓不穩(wěn)定會(huì)對(duì)車輛的行駛和安全性造成極為嚴(yán)重的影響，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。目前，市場(chǎng)上的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要分為直接式和間接式兩種。其中，直接式采用傳感器直接測(cè)量胎壓數(shù)據(jù)，無需參考其他因素，效果取決于傳感器的性能和安裝的好壞；間接式則通過檢測(cè)車輪的旋轉(zhuǎn)，計(jì)算車輪的直徑，從而推算出胎壓，但是存在計(jì)算誤差和校準(zhǔn)問題。本設(shè)計(jì)基于無源聲表面波傳感器實(shí)現(xiàn)了胎壓數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該傳感器通過表面波聲信號(hào)的傳播特性，可以感知壓力差對(duì)聲波的影響，從而測(cè)量胎壓。與其他傳感器相比，無源聲表面波傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有機(jī)械部件，方便安裝和維護(hù)；2）無電源驅(qū)動(dòng)，省電節(jié)能；3）對(duì)溫度、濕度、磁場(chǎng)等環(huán)境條件影響小，具有良好的抗干擾性；4）準(zhǔn)確度高、可靠性強(qiáng)，適用于各種不同用途的胎壓監(jiān)測(cè)。二、主要技術(shù)路線本設(shè)計(jì)主要包括物理實(shí)驗(yàn)和信號(hào)處理兩個(gè)部分。物理實(shí)驗(yàn)主要涉及無源聲表面波傳感器的選型和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；信號(hào)處理主要包括信號(hào)采集、處理和分析。1.無源聲表面波傳感器選型本設(shè)計(jì)選用了一款無源聲表面波傳感器（型號(hào)：SSW-1536TLR，頻率：1536kHz）。該傳感器尺寸小，微型化，無需電源，適用于胎壓監(jiān)測(cè)應(yīng)用。各項(xiàng)參數(shù)如下：|參數(shù)|值||:-------------:|:-------------:||工作頻率|1536kHz||輸入阻抗|50Ω||靈敏度|-58dB||相對(duì)帶寬|0.5%|2.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建為了驗(yàn)證無源聲表面波傳感器的測(cè)量準(zhǔn)確性和可靠性，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（如圖1所示），主要包括壓力控制模塊、無源聲表面波傳感器和信號(hào)采集模塊。（圖1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)）壓力控制模塊由壓力控制器和壓力傳感器組成，可以控制加壓的大小。無源聲表面波傳感器通過黏貼在膠帶上的方式固定在胎胚上，傳感器接收胎胚所受的的壓力差，產(chǎn)生聲表面波信號(hào)。信號(hào)采集模塊由聲表面波信號(hào)的接收器、前置放大器和數(shù)據(jù)采集卡組成，可以將聲表面波信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并進(jìn)行處理和分析。3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和處理實(shí)驗(yàn)過程中，將不同壓力下的聲表面波信號(hào)采集并記錄下來，如圖2所示。然后，對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，并提取出信號(hào)的特征參數(shù)。具體來說，采用小波變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行去噪處理和濾波，然后計(jì)算出波形的峰值、峰谷差、能量等特征參數(shù)。這些參數(shù)可以反映不同壓力下聲表面波信號(hào)的特征，從而實(shí)現(xiàn)胎壓的測(cè)量。（圖2不同壓力下聲表面波信號(hào)示意圖）三、進(jìn)展情況到目前為止，本設(shè)計(jì)已完成了無源聲表面波傳感器的選型、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建和初步實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無源聲表面波傳感器可以有效感