基于延迟线型声表面波传感器的无源胎压监测系统研究

摘要

随着汽车保有量的增加，汽车的安全形势又面临着越来越严峻的挑战。由于轮胎问题引起的交通事故高达70％。汽车轮胎压力监测系统是一种主动安全系统，它用于提供汽车行驶过程中的轮胎压力和温度的实时监测，为保障行车安全提供预警和报警。
　　 本文针对轮胎引起交通事故的背景，提出轮胎压力监测系统的概念，并介绍了轮胎压力监测系统的国内外研究现状，根据现有轮胎压力监测系统的不足问题，提出了一种轮胎压力监测系统的无源化方案。最后简要介绍了本文的研究内容。
　　 (1)总结了声表面波的概念，对声表面波的传播特性进行了研究。对几种声表面波器件及其工作原理进行了研究。重点研究了延迟线型声表面波传感器的结构和特性。主要是两大关键部分，叉指换能器和金属反射栅。还研究了声表面波传感器的加工和封装原理。
　　 (2)针对现有不足，本文提出了新型无源传感器方案的结构，并研究了其压力和温度的测量原理。最后利用假设和公式对其测量原理进行理论推导，确定最终原理公式。
　　 (3)研究了声表面波传感器的仿真模型，根据各种模型的优缺点对比，确定了采用耦合模型。采用该模型建立了各相关矩阵，给出了各相关公式。最后根据新型无源传感器方案的设计参数和材料的相关参数，对模型进行仿真，获取仿真结果，得出结论。证实了模型和理论的准确性。为传感器元件的制作、测试及应用提供了理论基础。
　　 (4)提出了整个新型无源轮胎压力监测系统的总体设计方案，对各部分的硬件组成进行了研究。对系统的工作原理及回波信号的处理原理进行了介绍，并给出了整个测量系统的硬件仿真测试，获得了理想的温度压力测量曲线。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 轮胎压力监测系统(TPMS)概述

1．3 国内外研究现状

1．4 现有TPMS的不足及发展趋势

1．5 本文研究内容

第2章 声表面波技术

2．1 声表面波

2．2 电声转换和声电转换的实现

2．3 布拉格反射

2．4 声表面波器件

2．4．1 声表面波延迟线

2．4．2 声表面波谐振器

2．5 延迟线型SAW传感器

2．5．1 叉指换能器的结构和特性

2．5．2 反射栅的工作特性

2．5．3 压电基片

2．6 SAW传感器的加工和封装

2．7 本章小结

第3章 新型SAW传感器的测量原理

3．1 新型SAW传感器的结构方案

3．2 SAW传感器回波信号分析

3．3 SAW传感器温度的测量原理

3．4 SAW传感器压力的测量原理

3．5 本章小结

第4章 新型SAW传感器的仿真

4．1 仿真模型

4．1．1 δ函数模型

4．1．2 COM模型

4．1．3 脉冲响应模型

4．1．4 P矩阵模型

4．2 耦合(COM)矩阵仿真模型的建立

4．2．1 IDT传输矩阵[T]

4．2．2 金属反射栅极传输矩阵[G]

4．2．3 传输线矩阵[D]

4．3 仿真模型中边界条件及初值条件的确定

4．4 SAW传感器仿真分析

4．5 本章小结

第5章 无源TPMS的总体设计方案

5．1 影响TPMS的环境和因素

5．2 硬件设计方案

5．3 发射接收模块

5．3．1 发射模块

5．3．2 接收模块

5．4 天线

5．5 DSP处理器和单片机

5．6 LCD显示装置和声光报警系统

5．7 软件流程图

5．8 TPMS回波信号处理

5．8．1 系统工作原理

5．8．2 正交解调处理

5．9 传感器的编码识别

5．10 测量系统的模拟测试与仿真

5．11 本章小结

总结和展望

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表