基于SAW的輪胎TPMS無線傳感與傳輸技術(shù)的研究的中期報(bào)告

基于SAW的輪胎TPMS無線傳感與傳輸技術(shù)的研究的中期報(bào)告中期報(bào)告一、研究背景隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對車輛安全和性能的要求越來越高，其中，輪胎作為汽車行駛的重要部件，對于車輛的安全和性能有著重要的影響。在行駛過程中，輪胎因?yàn)殚L期的磨損和受力，可能出現(xiàn)老化、損壞和胎壓異常等問題，這些問題如果得不到及時(shí)的處理，可能會導(dǎo)致車輛的安全風(fēng)險(xiǎn)，甚至發(fā)生交通事故。因此，在車輛的行駛過程中，對輪胎的實(shí)時(shí)監(jiān)測和診斷變得尤為重要。目前，輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）已經(jīng)成為車輛的標(biāo)準(zhǔn)裝備之一，通過對輪胎內(nèi)的傳感器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囕v上位機(jī)或者車載顯示終端上，以實(shí)現(xiàn)輪胎壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。然而，在傳統(tǒng)的TPMS中，傳感器片和車載接收端之間的無線傳輸方式采用的是電磁波傳輸，這種傳輸方式在復(fù)雜的城市環(huán)境或者高速公路上，容易遭受到干擾和信號阻隔，從而影響TPMS的精準(zhǔn)度和可靠性。因此，為了提高TPMS的抗干擾能力和可靠性，研究采用表面聲波技術(shù)（SAW）的傳感和傳輸技術(shù)已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。表面聲波是一種利用壓電材料的特殊性質(zhì)，在材料表面產(chǎn)生機(jī)械波并傳播的一種物理現(xiàn)象。通過將SAW傳感器片安裝在車輪上，并利用其產(chǎn)生和接收表面聲波的特性，實(shí)現(xiàn)輪胎內(nèi)氣壓數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。而在傳輸方面，采用SAW芯片作為無線傳輸器，將采集到的壓力數(shù)據(jù)通過表面聲波信號傳輸?shù)杰囕v上位機(jī)或者車載顯示終端上，實(shí)現(xiàn)輪胎壓力數(shù)據(jù)的無線傳輸。二、研究內(nèi)容和進(jìn)展1.SAW傳感器的設(shè)計(jì)和制備本研究采用壓電石英晶片作為SAW傳感器的基板，通過雕刻和磨削等工藝制備SAW傳感器片。在SAW傳感器片的表面，鋁電極和導(dǎo)電銀漿等金屬材料被附加，并利用光刻和蒸鍍等工藝，制備出表面聲波微傳感器陣列。2.SAW芯片的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)本研究采用ROS取樣器，搭建實(shí)驗(yàn)平臺，對SAW芯片的數(shù)據(jù)采集和無線傳輸進(jìn)行驗(yàn)證。通過搭建基于SAW芯片的RF發(fā)送機(jī)，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試和優(yōu)化，設(shè)計(jì)出符合實(shí)際需求的無線數(shù)據(jù)傳輸方案。3.TPMS系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在SAW傳感器和SAW芯片的基礎(chǔ)上，本研究基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行了TPMS系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了SAW傳感器對輪胎壓力數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集能力和SAW芯片無線傳輸能力。同時(shí)，驗(yàn)證了基于SAW的TPMS系統(tǒng)在車輛行駛過程中的穩(wěn)定性和可靠性。三、研究目標(biāo)和意義本研究的主要目標(biāo)是研究和開發(fā)一種全新的基于SAW的輪胎TPMS系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有抗干擾性和可靠性高、成本低等特點(diǎn)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對汽車輪胎的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警，并通過無線傳輸技術(shù)將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囕v上位機(jī)或者車載顯示終端上，為行車安全提供保障。此外，本研究還有以下幾個(gè)方面的意義：1.探索基于SAW的輪胎壓力監(jiān)測技術(shù)的可行性和應(yīng)用前景；2.提高TPMS系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性，為車輛行駛提供更加安全和可靠的保障；3.增強(qiáng)我國汽車工業(yè)的研發(fā)實(shí)力，提高我國汽車工業(yè)的核心競爭力。四、存在的問題和未來工作1.SAW傳感器和芯片的制備還需要進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)；2.在實(shí)際應(yīng)用中，需要針對各種環(huán)境和條件進(jìn)行系統(tǒng)測試和調(diào)試，提高系統(tǒng)的實(shí)用性和適應(yīng)性；3.還需對SAW無線傳輸技術(shù)進(jìn)行深入研究和探索，提高系統(tǒng)的傳輸速率和信號穩(wěn)定性；4.進(jìn)一步探索SAW技術(shù)在其他汽車相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用，為汽