技術領域

本發明屬于汽車輪胎氣壓安全監測技術的一個領域。

背景技術

??????看電視時常常看到汽車因爆胎而引發交通事故的新聞，在現實中，這樣的事故在駕駛過程中也屢見不鮮。其實這些慘劇是完全可以避免的，但是由于種種原因，它卻在我們的身邊一幕又一幕地重復上演著，真令人痛心！究其原因是多方面的，很多人都把它只歸咎是輪胎的質量不好粗制濫造、輪胎老化等原因，卻很少人知道其實還有一個非常重要的原因，那就是汽車輪胎的氣壓不足。在這方面很多人存有一個誤區，以為汽車輪胎的氣壓高了容易爆胎。其實，事實恰恰相反，汽車輪胎的氣壓低比輪胎的氣壓高更容易爆胎。原因非常簡單，當輪胎的壓力不足時，輪胎被壓得扁扁的。這時內、外胎的變形量都很大。車輪每轉動一圈，輪胎各部位都大幅度變形一次，輪胎的壓力越低，輪胎的變形量和因變形、磨擦引起發熱量也越大。這種情況時間長了，輪胎的橡膠會因此而產生疲勞，跟著爆炸。所以輪胎壓力變低是行車安全的重大威脅，特別是貨車。輪胎壓力變低的原因是多方面的，有一些是長期存在的“慢性病”，如氣門漏氣、輪胎有砂眼等。這些情況如果不及時發現和處理會嚴重危害行車安全的。還有一情況如果沒有監測的話是很難發現也很難處理的。那就是汽車在行駛過程中被路面上的利物軋胎，被軋胎后，如果不能及時發現就很容易造成事故，特別是一些大貨車。而事實上汽車上的輪胎是汽車的重要部件，它承擔著全汽車的重量，還承擔驅動和制止汽車前進的繁重任務，它的好壞和內壓是否正常，直接關系到行車的安全。所以汽車輪胎內的氣壓的動態監測是保障行車安全的重要一環。

為隨時監測汽車輪胎的內壓，現有技術中有無線動態輪胎壓力監測系統，系統的構思是好的。但是該系統存在一些技術問題沒有解決好。例如，該系統的電池、氣壓傳感器和無線電發射機都裝在車輪內面，這樣的結構給安裝、使用和維修帶來了極大的困難。無線電發射機等裝置要消耗電能，由于不便管理，該系統只好24小時開機，這樣電池很快耗完。要更換電池又要“大動干戈”。所以該系統的實用性不強，難以普及。

發明內容

???????為了能在汽車輪胎的外面隨時監測汽車輪胎內的氣壓，本發明應用了非常成熟、非常廉價可靠的超聲波技術，并采取了如下措施：在汽車輪胎旁邊安裝超聲波發生器和超聲波接收器，超聲波接收器連接放大器，放大器連接模數（A/D）轉換電路，模數（A/D）轉換電路連接單板機（MCU）。

????????這樣做的好處是能在汽車輪胎外面，不接觸汽車輪胎，不改變汽車輪胎任何結構的前提下，隨時“感知”汽車輪胎內的氣壓情況，為行車安全提供了幫助，同時也方便了監測裝置的安裝、使用和維修。

附圖說明

圖1.輪胎旁邊安裝超聲波發生器和接收器示意圖。

圖中：1超聲波發生器和接收器、2輪胎。

具體實施方式

???????為幫助讀者理解本方案的工作原理，申請人覺得有必要在這方面作一些簡要的說明。本方案的工作原理有別于超聲成像原理，超聲成像主要是根據反射波的時間來實現的。而本發明則主要是基于輪胎的聲學物理特性。玩過樂器的人都知道，弦樂器中的弦的松緊，對該樂器的音調、音色有很大的影響。調音師主要的就是靠調整弦的松緊來調整樂器的音調和音色，即改變了樂器聲學特性。音調是基頻，音色是諧波；當人們用相同的方式和力度擊打琴弦時，琴弦的不同松緊有不同的音調和音色。本方案正是參考了這種物理現象設計而成。

它的具體工作原理是：用超聲波發生器向汽車輪胎發出聲能脈沖，然后通過超聲波接收器接收輪胎的回波。輪胎就象鋼琴上的弦，胎內氣壓的高低能改變胎壁的松緊，也即改變了輪胎的聲學物理特性，就象改變了琴弦的松緊一樣。當超聲波發生器發出的聲能脈沖遇到輪胎表面時，輪胎的表面將它部份反射，形成回波。由于超聲波發生器發出的聲能脈沖不是正弦波，所以該脈沖包含了很豐富的高次諧波群。經頻普分析儀驗證，輪胎在不同的氣壓狀況下有不同的聲學物理特性。對這些高次諧波群中的各頻點，有不同程度的吸收率和率反射率。換句話說就是輪胎在不同的氣壓狀況下，這個超聲回波有不同程度的失真，并且它的失真能真實地反映胎壁的松緊，也就是輪胎內氣壓的高低。經實驗，它的敏感區在超聲波的較低頻段。因此，我們只要對回波的聲紋進行比對、分析、處理，就能得到輪胎內部氣壓的信息。這個原理就象經驗豐富工人師傅，只用棒擊打輪胎，就能憑聲音就知道輪胎的內壓情況是否正常的原理是相似。