基于无源声表面波传感器的胎压监测系统设计的中期报告.docx

基于无源声表面波传感器的胎压监测系统设计的中期报告
一、项目背景与意义
随着汽车的飞速发展，爆胎事故、胎压异常等问题日益严重，特别是在高速公路等高速行驶场景下，胎压不稳定会对车辆的行驶和安全性造成极为严重的影响，需要实时监测。目前，市场上的胎压监测系统主要分为直接式和间接式两种。其中，直接式采用传感器直接测量胎压数据，无需参考其他因素，效果取决于传感器的性能和安装的好坏；间接式则通过检测车轮的旋转，计算车轮的直径，从而推算出胎压，但是存在计算误差和校准问题。
本设计基于无源声表面波传感器实现了胎压数据的实时监测。该传感器通过表面波声信号的传播特性，可以感知压力差对声波的影响，从而测量胎压。与其他传感器相比，无源声表面波传感器的优点在于：1）结构简单，没有机械部件，方便安装和维护；2）无电源驱动，省电节能；3）对温度、湿度、磁场等环境条件影响小，具有良好的抗干扰性；4）准确度高、可靠性强，适用于各种不同用途的胎压监测。
二、主要技术路线
本设计主要包括物理实验和信号处理两个部分。物理实验主要涉及无源声表面波传感器的选型和实验验证；信号处理主要包括信号采集、处理和分析。
1.无源声表面波传感器选型
本设计选用了一款无源声表面波传感器（型号：SSW-1536TLR，频率：1536kHz）。该传感器尺寸小，微型化，无需电源，适用于胎压监测应用。各项参数如下：
|参数|值|
|:-------------:|:-------------:|
|工作频率|1536kHz|
|输入阻抗|50Ω|
|灵敏度|-58dB|
|相对带宽|0.5%|
2.实验平台搭建
为了验证无源声表面波传感器的测量准确性和可靠性，设计了实验平台（如图1所示），主要包括压力控制模块、无源声表面波传感器和信号采集模块。
（图1实验平台）
压力控制模块由压力控制器和压力传感器组成，可以控制加压的大小。无源声表面波传感器通过黏贴在胶带上的方式固定在胎胚上，传感器接收胎胚所受的的压力差，产生声表面波信号。信号采集模块由声表面波信号的接收器、前置放大器和数据采集卡组成，可以将声表面波信号转化为数字信号并进行处理和分析。
3.实验数据采集和处理
实验过程中，将不同压力下的声表面波信号采集并记录下来，如图2所示。然后，对信号进行预处理，并提取出信号的特征参数。具体来说，采用小波变换对信号进行去噪处理和滤波，然后计算出波形的峰值、峰谷差、能量等特征参数。这些参数可以反映不同压力下声表面波信号的特征，从而实现胎压的测量。
（图2不同压力下声表面波信号示意图）
三、进展情况
到目前为止，本设计已完成了无源声表面波传感器的选型、实验平台的搭建和初步实验数据的采集和处理。实验结果表明，无源声表面波传感器可以有效感知压力变化，最大误差小于5%。下一步，我们将进一步提取信号的特征参数，并建立胎压测量模型，实现胎压监测系统的设计、制作和测试。