CN107796639A - 轮胎噪声监测***和监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种轮胎噪声监测***和监测方法。该轮胎噪声监测***包括多个轮胎噪声发射机和信号接收机,各轮胎噪声发射机分别安装在汽车的轮胎或轮辋上,且用于在汽车日常行驶过程中监测轮胎噪声及无线发射轮胎噪声信号,该信号接收机安装在汽车内,且无线接收各轮胎噪声发射机发射的轮胎噪声信号。

Description

轮胎噪声监测***和监测方法
技术领域
本发明主要涉及汽车电子设备,尤其涉及一种轮胎噪声监测***和监测方法。
背景技术
随着汽车行业发展迅猛,汽车噪声环境的污染日渐严重。汽车噪声,即汽车行驶在道路上时,发动机、喇叭、轮胎等发出的大量噪声。通过对轮胎噪声产生机理的大量研究表明,轮胎与路面相互作用的噪声是汽车噪声的主要声源之一。
目前国内外对轮胎噪声的研究集中在如何检测轮胎噪声和如何减小轮胎噪声。为此,通常会将轮胎安装在测试用汽车上,通过路面测试来采集噪声,确认噪声是否会超过规定的数值。或者将轮胎安装的代替汽车的试验台上,通过模拟测试来采集噪声。一旦轮胎通过测试,将安装到汽车上,进行正常使用。因此在出厂使用的汽车中都没有包含噪声采集装置。
然而,尽管轮胎噪声是不希望的,完全消除轮胎噪声也是不可能的。相反,轮胎噪声中包含了一些有用的信息,值得被收集和分析,尤其是在汽车的日常使用过程中。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种轮胎噪声监测***和监测方法,可以在汽车使用过程中收集噪声,以便噪声被进一步分析和利用。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种轮胎噪声监测***,包括多个轮胎噪声发射机和信号接收机,各轮胎噪声发射机分别安装在汽车的轮胎或轮辋上,且用于在汽车日常行驶过程中监测轮胎噪声及无线发射轮胎噪声信号,该信号接收机安装在汽车内,且无线接收各轮胎噪声发射机发射的轮胎噪声信号。
在本发明的一实施例中,每一轮胎噪声发射机包括处理器、轮胎噪声传感器、信号发射器和电池,该轮胎噪声传感器和该信号发射器连接该处理器,该电池为该处理器、该轮胎噪声传感器和该信号发射器供电,该处理器将该轮胎噪声传感器所采集的轮胎噪声信号通过该信号发射器以无线方式发送。
在本发明的一实施例中,该轮胎噪声信号包括噪声频率、声强和相位的至少其中之一。
在本发明的一实施例中,该轮胎噪声信号与对应的轮胎噪声发射机识别码结合在一起发送。
在本发明的一实施例中,该轮胎噪声传感器为MEMS麦克风。
在本发明的一实施例中,该信号接收机包括射频接收器、存储器和处理器,该射频接收器接收各轮胎噪声发射机发送的轮胎噪声信号,该存储器存储各种噪声数据,该处理器分析从该射频接收器接收的轮胎噪声信号。
在本发明的一实施例中,该存储器还存储各种噪声模型,该处理器还基于各噪声模型处理各轮胎噪声信号,以获得各轮胎噪声信号所表征的轮胎指标或路面指标。
在本发明的一实施例中,各噪声模型包括以下至少其中之一:轮胎气压噪声模型、轮胎磨损噪声模型、轮胎刚度噪声模型和行驶路面噪声模型。
本发明还提出一种汽车,包括如上所述的轮胎噪声监测***。
本发明另提出一种轮胎噪声监测方法,包括以下步骤:使用分别安装在汽车的轮胎或轮辋上的多个轮胎噪声发射机,分别在汽车日常行驶过程中监测轮胎噪声;从各轮胎噪声发射机分别无线发射轮胎噪声信号给信号接收机。
在本发明的一实施例中,该轮胎噪声信号包括噪声频率、声强和相位的至少其中之一。
在本发明的一实施例中,该轮胎噪声信号与对应的轮胎噪声发射机识别码结合在一起发送。
在本发明的一实施例中,上述的轮胎噪声监测方法还包括在该信号接收机分析接收的轮胎噪声信号。
在本发明的一实施例中,在该信号接收机分析接收的轮胎噪声信号的步骤包括:基于各噪声模型处理各轮胎噪声信号,以获得各轮胎噪声信号所表征的轮胎指标或路面指标。
本发明还提出一种用于汽车的轮胎噪声发射机,分别安装在汽车的轮胎或轮辋上,且用于在汽车日常行驶过程中监测轮胎噪声及无线发射轮胎噪声信号,该轮胎噪声发射机包括处理器、轮胎噪声传感器、信号发射器和电池,该轮胎噪声传感器和该信号发射器连接该处理器,该电池为该处理器、该轮胎噪声传感器和该信号发射器供电,该处理器将该轮胎噪声传感器所采集的轮胎噪声信号通过该信号发射器以无线方式发送。
与现有技术相比,本发明通过轮胎噪声监测***对轮胎噪声进行了监测,并进行分析以得到和轮胎状况、路面状况有关的指标,从而向驾驶者提供某些信息:例如轮胎气压信息、轮胎磨损信息、轮胎行驶路况变化信息等以便驾驶者掌握轮胎状况和路面的情况。这样,驾驶者就可及时给轮胎充气、更换轮胎或者掌握车辆驾驶环境(例如湿滑路面)。
附图说明
图1是本发明一实施例的轮胎噪声监测***在汽车上的布置示意图。
图2是本发明一实施例的轮胎噪声发射机的结构示意图。
图3是本发明一实施例的信号接收机的结构示意图。
图4是本发明一较佳实施例的轮胎噪声发射机的示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
由于在汽车行驶过程中,轮胎噪声是一直存在的。而且随着轮胎状况,例如压力、磨损程度、刚度,或者路面状况的变化,轮胎噪声也会随之变化。因此可以利用轮胎噪声的变化向驾驶者提供某些信息:例如轮胎磨损信息、轮胎气压信息、轮胎行驶路况变化信息等以便驾驶者掌握。这样,除了在轮胎和汽车出厂前的噪声测试外,有必要在汽车日常使用过程中对轮胎噪声进行监测。为此,本发明提出了能够在汽车日常使用过程中进行噪声监测和***和方法。
图1是本发明一实施例的轮胎噪声监测***在汽车上的布置示意图。参考图1所示,本实施例的轮胎噪声监测***100包括多个轮胎噪声发射机110和信号接收机120。各轮胎噪声发射机110可分别安装在汽车的轮胎或轮辋上,用于在汽车日常行驶过程中监测轮胎噪声。
轮胎噪声可包括几种类型。胎面花纹噪声,即轮胎接地区域与胎面花纹之间产生的空气泵吸噪声。实验表明,胎面花纹噪声的频率在800-5000Hz较宽范围内变化,根据轮胎花纹不同,产生噪声的大小按横沟花纹、砌块花纹、混合花纹、纵沟纹、光滑胎面的顺序依次递减。同时,同种类型花纹,增大花纹沟长度和宽度,即增大沟容积,噪声也会增大。弹性振动噪声,包括胎面和胎侧的振动噪声、胎面撞击路面发生的振动噪声以及胎面相对于路面滑动所发生的强制振动噪声等。此外,道路表面的凹凸不平和轮胎的均匀性不良等也会引起胎面和胎侧的弹性振动噪声。空气乱流噪声,由于轮胎滚动,在轮胎周围产生空气乱流,引起声压变化而诱发噪声。另外在不同路面上占主导地位的噪声机理不同,车辆从光滑路面运行到粗糙路面时,由于胎面与路面之间的振动,低频噪声成分增加,高频成分减少。粗糙路面上往往导致更高的噪声,从干燥路面到湿路面上运行时,轮胎噪声明显增大。
因此噪声信息中实际上包含了大量与轮胎状况和路面状况有关的信息。轮胎噪声发射机110安装在轮胎上更适合于准确采集与路面状况有关的噪声信息,而安装在轮辋上更适于准确采集和轮胎状况有关的噪声信息。
当采集和轮胎状况有关的噪声信息时,每一轮胎或轮辋上可安装至少一个轮胎噪声发射机110,以监测此一轮胎的噪声。当采集与路面状况有关的噪声信息时,可以仅在部分轮胎或轮辋上安装轮胎噪声发射机110。
各轮胎噪声发射机110能够无线地发射轮胎噪声信号。例如,各轮胎噪声发射机110以射频方式发射轮胎噪声信号。轮胎噪声信号可包括噪声频率、声强和相位的至少其中之一,视后续分析的具体需求而定。
信号接收机120安装在汽车内,且无线接收各轮胎噪声发射机110发射的轮胎噪声信号。由于存在多个轮胎噪声发射机110,可为每一轮胎噪声发射机110配备一个识别码,各个轮胎噪声发射机110将其采集的轮胎噪声信号和识别码结合在一起,发送给信号接收机120,以便信号接收机120将各个轮胎噪声信号与各个轮胎建立一一对应的关联。
图2是本发明一实施例的轮胎噪声发射机的结构示意图,各轮胎噪声发射机110的结构可以设置为相同,分别包括处理器111、轮胎噪声传感器112、信号发射器113和电池114。轮胎噪声传感器112和信号发射器113连接处理器111。电池114为处理器111、轮胎噪声传感器112和信号发射器113供电。轮胎噪声传感器112用于适时检测轮胎的噪声,例如胎面花纹噪声、弹性振动噪声和空气乱流噪声,产生轮胎噪声信号。轮胎噪声传感器112所检测的噪声信息包括噪音的频率、声强和相位中的一个或多个。
在较佳实施例中,轮胎噪声传感器112可使用MEMS麦克风模块结构,如图4所示。MEMS麦克风模块结构的优点是:在不同温度下的性能都十分稳定,其敏感性不会受温度、振动、湿度和时间的影响,可承受260℃的高温回流焊;直径不到1mm的小型薄膜的重量同样轻巧,意味着MEMS麦克风会对由安装在同一印刷电路板上的扬声器引起的噪声产生更低的振动耦合。这些优势正好符合轮胎噪音监测的恶劣环境,以及对发射机体积重量的从小从轻和高性能抗共振要求。
处理器111将轮胎噪声传感器112所采集的轮胎噪声信号通过该信号发射器以无线方式发送。轮胎噪声信号可包括轮胎噪声的频率、声强以及相位等信息。另外,轮胎噪声信号和轮胎噪声发射机的识别码一起发射。
图3为本发明一实施例的信号接收机的结构示意图。参考图3所示,信号接收机120用于接收轮胎噪声发射机110发送的无线方式的轮胎噪声信号并进行分析。信号接收机120可包括射频接收器121、存储器122、处理器123以及通信模块124。射频接收器121可以接收各轮胎噪声发射机110发出的各种信号,例如轮胎噪声信号。存储器122用于存储各种噪声数据。处理器123可处理轮胎噪声发射机110分析从射频接收器121接收的轮胎噪声信号。例如处理器123对轮胎噪声信号进行频谱分析,从而得到轮胎噪声信号的一些特征。进一步,可在存储器122中存储各种噪声模型。处理器123还基于各噪声模型处理各轮胎噪声信号,以获得各轮胎噪声信号所表征的轮胎指标或路面指标,例如确定轮胎的胎压、轮胎磨损情况、轮胎刚度以及轮胎行驶的路面状况。处理器123可通过通信模块124将这些指标传输给车头的显示器,呈现给驾驶员察看。
具体而言,通过轮胎噪声传感器长时间积累车轮在各种路面情况下的轮胎噪声频率和声强,在存储器122建立声强、频率及相位构成的海量数据模型。当处理器123接收到射频接收器121发出的轮胎噪音频率和声强信息后,参照存储器中的各种噪声模型,进行比较分析。这些噪声模型例如是轮胎气压噪声模型、轮胎磨损噪声模型、轮胎刚度噪声模型和行驶路面噪声模型。
例如,当轮胎气压变化时,轮胎的声强和频率都会发生变化,且是长时间持续变化,轮胎噪声传感器112长时间监控到这种变化,发送轮胎的频率加权平均值信息至处理器123,处理器123参照存储器122中的噪声模型,即可以判断轮胎是否有磨损,以及轮胎的刚度是否发生了变化,可通过警报或通过驾驶室中的显示器显示结果告知驾驶员。又如,当轮胎行驶路面发生变化时,轮胎噪声传感器112监控到噪声频率、声强和相位发生突变,轮胎噪声发射机110将突变信号发送至轮胎信号接收机120的处理器123,处理器123参照存储器中的噪声模型,即可判断轮胎行驶路面发生了哪种变化。
从另一角度看,本发明提出一种轮胎噪声监测方法,包括以下步骤:使用分别安装在汽车的轮胎或轮辋上的多个轮胎噪声发射机,分别在汽车日常行驶过程中监测轮胎噪声;从各轮胎噪声发射机分别无线发射轮胎噪声信号给信号接收机。
在本发明的实施例中,轮胎噪声信号包括噪声频率、声强和相位的至少其中之一。另外,轮胎噪声信号与对应的轮胎噪声发射机识别码结合在一起发送。
在本发明的实施例中,轮胎噪声监测方法还包括在信号接收机分析接收的轮胎噪声信号。进一步,信号接收机是基于各噪声模型处理各轮胎噪声信号,以获得各轮胎噪声信号所表征的轮胎指标或路面指标。
本发明的上述实施例,通过轮胎噪声监测***对轮胎噪声进行了监测,并进行分析以得到和轮胎状况、路面状况有关的指标,从而向驾驶者提供某些信息:例如轮胎气压信息、轮胎磨损信息、轮胎行驶路况变化信息等以便驾驶者掌握轮胎状况和路面的情况。这样,驾驶者就可及时给轮胎充气、更换轮胎或者掌握车辆驾驶环境(例如湿滑路面)。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述,但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换,因此,只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种轮胎噪声监测***,包括多个轮胎噪声发射机和信号接收机,各轮胎噪声发射机分别安装在汽车的轮胎或轮辋上,且用于在汽车日常行驶过程中监测轮胎噪声及无线发射轮胎噪声信号,该信号接收机安装在汽车内,且无线接收各轮胎噪声发射机发射的轮胎噪声信号。
2.根据权利要求1所述的轮胎噪声监测***,其特征在于,每一轮胎噪声发射机包括处理器、轮胎噪声传感器、信号发射器和电池,该轮胎噪声传感器和该信号发射器连接该处理器,该电池为该处理器、该轮胎噪声传感器和该信号发射器供电,该处理器将该轮胎噪声传感器所采集的轮胎噪声信号通过该信号发射器以无线方式发送。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎噪声监测***,其特征在于,该轮胎噪声信号包括噪声频率、声强和相位的至少其中之一。
4.根据权利要求1或2所述的轮胎噪声监测***,其特征在于,该轮胎噪声信号与对应的轮胎噪声发射机识别码结合在一起发送。
5.根据权利要求2所述的轮胎噪声监测***,其特征在于,该轮胎噪声传感器为MEMS麦克风。
6.根据权利要求1所述的轮胎噪声监测***,其特征在于,该信号接收机包括射频接收器、存储器和处理器,该射频接收器接收各轮胎噪声发射机发送的轮胎噪声信号,该存储器存储各种噪声数据,该处理器分析从该射频接收器接收的轮胎噪声信号。
7.根据权利要求6所述的轮胎噪声监测***,其特征在于,该存储器还存储各种噪声模型,该处理器还基于各噪声模型处理各轮胎噪声信号,以获得各轮胎噪声信号所表征的轮胎指标或路面指标。
8.根据权利要求7所述的轮胎噪声监测***,其特征在于,各噪声模型包括以下至少其中之一:轮胎气压噪声模型、轮胎磨损噪声模型、轮胎刚度噪声模型和行驶路面噪声模型。
9.一种汽车,包括如权利要求1至10任一项所述的轮胎噪声监测***。
10.一种轮胎噪声监测方法,包括以下步骤:
使用分别安装在汽车的轮胎或轮辋上的多个轮胎噪声发射机,分别在汽车日常行驶过程中监测轮胎噪声;
从各轮胎噪声发射机分别无线发射轮胎噪声信号给信号接收机。
11.根据权利要求10所述的轮胎噪声监测方法,其特征在于,该轮胎噪声信号包括噪声频率、声强和相位的至少其中之一。
12.根据权利要求10所述的轮胎噪声监测方法,其特征在于,该轮胎噪声信号与对应的轮胎噪声发射机识别码结合在一起发送。
13.根据权利要求10所述的轮胎噪声监测方法,其特征在于,还包括在该信号接收机分析接收的轮胎噪声信号。
14.根据权利要求13所述的轮胎噪声监测方法,其特征在于,在该信号接收机分析接收的轮胎噪声信号的步骤包括:基于各噪声模型处理各轮胎噪声信号,以获得各轮胎噪声信号所表征的轮胎指标或路面指标。
15.一种用于汽车的轮胎噪声发射机,分别安装在汽车的轮胎或轮辋上,且用于在汽车日常行驶过程中监测轮胎噪声及无线发射轮胎噪声信号,该轮胎噪声发射机包括处理器、轮胎噪声传感器、信号发射器和电池,该轮胎噪声传感器和该信号发射器连接该处理器,该电池为该处理器、该轮胎噪声传感器和该信号发射器供电,该处理器将该轮胎噪声传感器所采集的轮胎噪声信号通过该信号发射器以无线方式发送。
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