專利名稱：設(shè)置二軸或三軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種設(shè)置二軸加速度傳感器或者三軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法，該方法設(shè)置精確有效區(qū)間，該精確有效區(qū)間應(yīng)用于根據(jù)從安裝在輪胎內(nèi)的多軸(二軸或者三軸)加速度傳感器的輸出信號(hào)檢測輪胎和地表面之間的信息。
背景技術(shù)：
一般而言，加速度傳感器是指通過處理輸出信號(hào)來測量物體的諸如加速度、振動(dòng)、沖擊等的動(dòng)態(tài)力的裝置。這種加速度傳感器可以精確地感測物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因而其針對(duì)多種目的應(yīng)用范圍日益變寬。加速度傳感器在諸如車輛(汽車)、輪船、飛機(jī)等的運(yùn)輸單元、工廠自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人的控制系統(tǒng)中是必要的。 具體地，在車輛碰撞試驗(yàn)和氣囊展開試驗(yàn)中使用三軸加速度傳感器。為了在這些試驗(yàn)中從車輛獲得期望的測量結(jié)果，試驗(yàn)過程通常重復(fù)數(shù)百次或者更多次。此外，這些試驗(yàn)中使用的三軸加速度傳感器是同時(shí)測量在X軸、y軸和z軸方向上變化的加速度即獲得各個(gè)軸的速度變化率的傳感器。在此，測量到的加速度是通過用速度的變化除以單位時(shí)間獲得的值，即意味著運(yùn)動(dòng)物體每單位時(shí)間的速度的變化，并且加速度傳感器將運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)的量(如速度、加速度等)變?yōu)楹愣ㄖ?電壓)，由此用于測量速度、加速度等。因此，加速度傳感器已經(jīng)廣泛用于物體的振動(dòng)試驗(yàn)和耐久性試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)、碰撞試驗(yàn)、氣囊展開試驗(yàn)和各種其它領(lǐng)域，因而在沒有加速度傳感器的情況下將難以預(yù)期科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。一般而言，三軸加速度傳感器附接到旋轉(zhuǎn)輪來測量車輛的加速度，并使用測量的值測試車輪的振動(dòng)或者抖動(dòng)。作為加速度傳感器，使用有線型和無線型，并且無線型很貴，因而有線型最常用。如果多軸(三軸)加速度傳感器被安裝在輪胎內(nèi)，則當(dāng)來自外部的沖擊施加到輪胎，加速度傳感器輸出結(jié)果，并且根據(jù)當(dāng)輪胎的安裝有加速度傳感器的部分接觸路面時(shí)呈現(xiàn)的輸出特性判斷輪胎和地表面之間的信息。由于多軸加速度傳感器安裝在輪胎內(nèi)的特征，當(dāng)在車輛的駕駛期間外部輸入(沖擊)連續(xù)施加到輪胎時(shí)，可以精確地檢測輪胎和地表面之間的信息，并且從地表面之外的其它區(qū)域施加的外部輸入被當(dāng)作噪聲分量。常規(guī)地，應(yīng)用了分別使用三軸加速度傳感器的在X軸、y軸和z軸方向上的輸出特性判斷輪胎和地表面的信息的方法。然而，當(dāng)將三軸加速度傳感器應(yīng)用于實(shí)際測試時(shí)，嚴(yán)重的噪聲分量被添加到加速度傳感器的輸出信號(hào)，因而，分別使用傳感器的在X軸、y軸和Z軸方向上的輸出特性可能很難檢測傳感器的有效輸出區(qū)間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種設(shè)置二軸加速度傳感器或者三軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法，該方法設(shè)置應(yīng)用于檢測輪胎和地表面之間的信息的精確的有效區(qū)間，以通過連接加速度傳感器的X軸、y軸和Z軸方向上的輸出信號(hào)來最小化噪聲區(qū)間的分量。本發(fā)明的另外的方面將部分地在以下的說明中進(jìn)行闡述，并且部分地根據(jù)該說明將是清楚的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐獲知。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種設(shè)置安裝在車輛的輪胎內(nèi)的三軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法，該三軸加速度傳感器用于測量X軸、I軸和Z軸方向上的加速度，該方法包括以下步驟將三軸加速度傳感器的Z軸方向上的輸出信號(hào)設(shè)置為基準(zhǔn)信號(hào)；將2軸方向上的輸出信號(hào)的特定區(qū)間設(shè)置為有效區(qū)間，在該有效區(qū)間中輪胎的安裝有三軸加速度傳感器的部分接觸路面；以及將三軸加速度傳感器的X軸和y軸方向上的輸出信號(hào)的、與Z軸方向上的有效區(qū)間相對(duì)應(yīng)的區(qū)間設(shè)置為X軸和y軸方向上的有效區(qū)間。
z軸方向上的輸出信號(hào)的特定區(qū)間可以是表示z軸方向上的輸出信號(hào)的正(+ )峰值、負(fù)(_)峰值和正(+ )峰值的區(qū)間。該方法可以還包括通過僅處理X軸、y軸和z軸方向上的設(shè)置的有效區(qū)間中的信號(hào)檢測輪胎和地表面的信息。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種設(shè)置安裝在車輛的輪胎內(nèi)的二軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法，該二軸加速度傳感器用于檢測X軸和Z軸方向上的加速度,該方法包括以下步驟將二軸加速度傳感器的z軸方向上的輸出信號(hào)設(shè)置為基準(zhǔn)信號(hào)；將z軸方向上的輸出信號(hào)的特定區(qū)間設(shè)置為有效區(qū)間，在該有效區(qū)間中輪胎的安裝有二軸加速度傳感器的部分接觸路面；以及將二軸加速度傳感器的X軸方向上的輸出信號(hào)的、與z軸方向上的有效區(qū)間相對(duì)應(yīng)的區(qū)間設(shè)置為X軸方向上的有效區(qū)間。z軸方向上的輸出信號(hào)的特定區(qū)間可以是表示z軸方向上的輸出信號(hào)的正(+ )峰值、負(fù)(_)峰值和正(+ )峰值的區(qū)間。該方法可以還包括通過僅處理X軸和z軸方向上的設(shè)置的有效區(qū)間中的信號(hào)檢測輪胎和地表面的信息。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，一種設(shè)置安裝在車輛的輪胎內(nèi)的二軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法，該二軸加速度傳感器用于測量y軸和z軸方向上的加速度，該方法包括以下步驟將二軸加速度傳感器的z軸方向上的輸出信號(hào)設(shè)置為基準(zhǔn)信號(hào)；將z軸方向上的輸出信號(hào)的特定區(qū)間設(shè)置為有效區(qū)間，在該有效區(qū)間中輪胎的安裝有所述二軸加速度傳感器的部分接觸路面；以及將二軸加速度傳感器的I軸方向上的輸出信號(hào)的與Z軸方向的有效區(qū)間相對(duì)應(yīng)的區(qū)間設(shè)置為y軸方向上的有效區(qū)間。z軸方向上的輸出信號(hào)的特定區(qū)間可以是表示z軸上的輸出信號(hào)的正(+ )峰值、負(fù)(-)峰值和正(+ )峰值的區(qū)間。該方法可以還包括通過僅處理I軸和z軸方向上的設(shè)置的有效區(qū)間中的信號(hào)檢測輪胎和地表面的信息。


從結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施方式的以下描述，本發(fā)明的這些和/或其它方面將變得明顯并且更容易理解，在附圖中圖IA是例示在輪胎內(nèi)安裝多軸加速度傳感器的視圖IB是例示施加到輪胎的力的方向的視圖；圖2是例示安裝在輪胎內(nèi)的三軸加速度傳感器的在X軸、y軸和z軸方向上的理想輸出信號(hào)特性的曲線圖；以及圖3的(a)至圖3的(C)是例示使用安裝在輪胎內(nèi)的3軸加速度傳感器的z軸輸出信號(hào)的特性來設(shè)置X軸和I軸輸出信號(hào)的有效區(qū)間的方法的視圖。
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，在附圖中例示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的示例，貫穿全圖類似的附圖標(biāo)記表示類似元件。 圖IA是例示在輪胎內(nèi)安裝多軸加速度傳感器的視圖。如圖IA所示，車輛的輪胎10內(nèi)安裝有多軸加速度傳感器20。在此，可以使用包括設(shè)置在豎直方向上的軸的二軸加速度傳感器或者三軸加速度傳感器作為多軸加速度傳感器20。具體地，三軸加速度傳感器是同時(shí)測量在X軸、y軸和z軸方向上變化的加速度即獲得各個(gè)軸的速度的變化率的傳感器。在此，測量到的加速度是通過用速度的變化除以單位時(shí)間獲得的值，即意味著運(yùn)動(dòng)物體每單位時(shí)間的速度的變化，并且加速度傳感器將運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)的量(如速度、加速度等)變?yōu)楹愣ㄖ?電壓)，由此用于測量速度、加速度等。圖IB是例示施加到輪胎的力的方向的視圖。在車輛的駕駛期間，外部輸入(沖擊)連續(xù)地施加到輪胎。如圖IB所示，縱向(X軸方向)上的力Fx、橫向(y軸方向)上的力Fy和豎直方向(z軸方向)上的力Fz施加到輪胎
10。在此，安裝在輪胎10內(nèi)的三軸加速度傳感器20用于測量在X軸方向上施加的縱向加速度、在I軸方向上施加的橫向加速度和在z軸方向上施加的豎直加速度。由三軸加速度傳感器20檢測到的在X軸方向上施加的縱向加速度、在y軸方向上施加的橫向加速度和在Z軸方向上施加的豎直加速度被提供到電子控制器(未示出)，并且該電子控制器使用檢測到的三軸加速度傳感器20在各個(gè)方向上的信息(在X軸方向上施加的縱向加速度ax、在y軸方向上施加的橫向加速度ay，以及在z軸方向上施加的豎直加速度az)來檢測輪胎10和地表面之間的信息。圖2是例示安裝在輪胎內(nèi)的三軸加速度傳感器的在X軸、y軸和z軸方向上的理想輸出信號(hào)特性的曲線圖。在圖2中，ax代表X軸方向上的縱向加速度輸出信號(hào)，ay代表y軸方向上的橫向加速度輸出信號(hào)，以及az代表z軸方向上的豎直加速度輸出信號(hào)?，F(xiàn)在，將描述X軸方向上的縱向加速度輸出信號(hào)ax的理想輸出特性。如圖2所示，當(dāng)輪胎10的安裝有加速度傳感器20的部分接觸路面時(shí)的縱向加速度輸出信號(hào)ax表示為正(+ )分量，并且當(dāng)輪胎10的安裝有加速度傳感器20的部分從路面分離時(shí)的縱向加速度輸出信號(hào)ax表示為負(fù)(_)分量。在此，隨著將縱向力Fx施加到輪胎10，縱向加速度輸出信號(hào)ax的值增加。也就是說，當(dāng)將縱向力Fx施加到輪胎10時(shí)，圖2的例示縱向加速度輸出信號(hào)ax的曲線圖在箭頭方向上移動(dòng)。此外，將描述y軸方向上的橫向加速度輸出信號(hào)ay的理想輸出特性。如圖2所不，當(dāng)輪胎10的安裝有加速度傳感器20的部分接觸路面時(shí)的橫向加速度輸出信號(hào)ay表示為正(+ )分量，并且當(dāng)輪胎10的安裝有加速度傳感器20的部分從路面分離時(shí)的橫向加速度輸出信號(hào)ay表示為負(fù)(_)分量。在此，隨著將橫向力Fy施加到輪胎10，橫向加速度輸出信號(hào)ay的值增加。也就是說，當(dāng)將橫向力Fy施加到輪胎10時(shí)，圖2的例示橫向加速度輸出信號(hào)ay的曲線圖在箭頭方向上移動(dòng)。此外，將描述z軸方向上的豎直加速度輸出信號(hào)az的理想輸出特性。如圖2所不，當(dāng)輪胎10的安裝有加速度傳感器20的部分接觸路面時(shí)的豎直加速度輸出信號(hào)az以及當(dāng)輪胎10的安裝有加速度傳感器20的部分從路面分離時(shí)的豎直加速度輸出信號(hào)az具有正(+ )峰值，并且在輪胎10的安裝有加速度傳感器20的部分接觸路面時(shí)的時(shí)間點(diǎn)和輪胎10的安裝有加速度傳感器20的部分從路面分離時(shí)的時(shí)間點(diǎn)之間的區(qū)間內(nèi)的豎直加速度輸出信號(hào)az具有負(fù)(_)峰值。在此，隨著豎直力Fz施加到輪胎10，豎直加速度輸出信號(hào)az的值增加。也就是說，當(dāng)豎直力Fz施加到輪胎10時(shí)，圖2的例示豎直加速度輸出信號(hào)az的曲線圖在箭頭方向上移動(dòng)。
圖3的(a)至圖3的(C)是例示使用安裝在輪胎內(nèi)的3軸加速度傳感器的z軸輸出信號(hào)的特性來設(shè)置X軸和I軸輸出信號(hào)的有效區(qū)間的方法的視圖。如上所述，安裝在輪胎10內(nèi)的三軸加速度傳感器20的在X軸、y軸和z軸方向上的理想輸出信號(hào)特性具有如圖2所示的曲線圖形狀。然而，當(dāng)實(shí)際執(zhí)行使用三軸加速度傳感器20的試驗(yàn)時(shí)，如圖3所示，嚴(yán)重的噪聲分量被添加到三軸加速度傳感器20的在X軸、y軸和z軸方向中各軸方向上的輸出信號(hào)，因而可能很難判斷X軸、y軸和z軸方向的輸出信號(hào)的趨勢。具體地，由于如果橫向力施加到輪胎10則嚴(yán)重的噪聲分量被添加到X軸和y軸方向上的輸出信號(hào)，并且如果縱向力施加到輪胎則嚴(yán)重的噪聲分量被添加到y(tǒng)軸方向上的輸出信號(hào)，所以如上所述僅僅使用三軸加速度傳感器20的X軸、y軸和z軸方向上的各個(gè)輸出特性可能很難檢測三軸加速度傳感器20的有效輸出區(qū)間。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提出了基于z軸方向上的輸出設(shè)置X軸和y軸方向上的輸出信號(hào)的有效區(qū)間的方法。參照?qǐng)D3，可理解與X軸和y軸方向上的輸出信號(hào)特征相比，z軸方向上的輸出信號(hào)特性很明顯。使用這些特性，三軸加速度傳感器20將由z軸方向上的輸出信號(hào)的正(+ )峰值一負(fù)(_)峰值一正(+ )峰值表示的z軸方向上的輸出信號(hào)的區(qū)間設(shè)置為有效區(qū)間，其中輪胎10的安裝有加速度傳感器20的部分接觸路面，將與由正(+ )峰值一負(fù)(_)峰值一正(+ )峰值表示的z軸方向上的輸出信號(hào)的區(qū)間相對(duì)應(yīng)的X軸方向上的輸出信號(hào)的區(qū)間和y軸方向上的輸出信號(hào)的區(qū)間設(shè)置為X軸和I軸方向上的有效區(qū)間，并且僅僅處理X軸、y軸和Z軸方向上的設(shè)置的有效區(qū)間的信號(hào)以檢測輪胎10和地表面之間的信息。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，三軸加速度傳感器20將由z軸方向上的輸出信號(hào)的正(+ )峰值一負(fù)(_)峰值一正(+ )峰值表示的z軸方向上的輸出信號(hào)的區(qū)間設(shè)置為有效區(qū)間，其中輪胎10的安裝有加速度傳感器20的部分接觸路面，并且將與z軸方向上的有效區(qū)間相對(duì)應(yīng)的X軸方向上的輸出信號(hào)的區(qū)間和y軸方向上的輸出信號(hào)的區(qū)間設(shè)置為X軸和y軸方向上的有效區(qū)間，因而，使噪聲區(qū)間的分量最小化。此外，盡管本發(fā)明的實(shí)施方式示例性地例示了三軸加速度傳感器，但是上述方法可應(yīng)用于包括豎直方向上的軸(X軸和Z軸/y軸和z軸)的加速度傳感器，以基于z軸方向上的輸出信號(hào)設(shè)置X軸和I軸方向上的輸出信號(hào)的有效區(qū)間。從上述描述明顯地，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置二軸加速度傳感器或者三軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法設(shè)置應(yīng)用于檢測輪胎和地表面之間的信息的精確的有效區(qū)間，以通過連接X軸、y軸和z軸方向上的輸出信號(hào)來最小化噪聲區(qū)間的分量。
盡管示出并且描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是在不背離本發(fā)明的原理和精神的條件下可以對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行改變，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求和它們的等同物確定。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)置安裝在車輛的輪胎內(nèi)的三軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法，所述三軸加速度傳感器用于測量X軸、y軸和Z軸方向上的加速度，所述方法包括以下步驟 將所述三軸加速度傳感器的z軸方向上的輸出信號(hào)設(shè)置為基準(zhǔn)信號(hào)； 將z軸方向上的輸出信號(hào)的特定區(qū)間設(shè)置為有效區(qū)間，在所述有效區(qū)間中所述輪胎的安裝有所述三軸加速度傳感器的部分接觸路面；以及 將所述三軸加速度傳感器的X軸和I軸方向上的輸出信號(hào)的、與Z軸方向上的所述有效區(qū)間相對(duì)應(yīng)的區(qū)間設(shè)置為X軸和I軸方向上的有效區(qū)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，Z軸方向上的輸出信號(hào)的所述特定區(qū)間是表示Z軸方向上的輸出信號(hào)的正(+)峰值、負(fù)(-)峰值和正(+)峰值的區(qū)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述方法還包括通過僅處理X軸、y軸和z軸方向上的設(shè)置的有效區(qū)間中的信號(hào)檢測輪胎和地表面的信息。
4.一種設(shè)置安裝在車輛的輪胎內(nèi)的二軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法，所述二軸加速度傳感器用于測量X軸和z軸方向上的加速度，所述方法包括以下步驟 將所述二軸加速度傳感器的z軸方向上的輸出信號(hào)設(shè)置為基準(zhǔn)信號(hào)； 將z軸方向上的輸出信號(hào)的特定區(qū)間設(shè)置為有效區(qū)間，在所述有效區(qū)間中所述輪胎的安裝有所述二軸加速度傳感器的部分接觸路面；以及 將所述二軸加速度傳感器的X軸方向上的輸出信號(hào)的、與z軸方向上的所述有效區(qū)間相對(duì)應(yīng)的區(qū)間設(shè)置為X軸方向上的有效區(qū)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，z軸方向上的輸出信號(hào)的所述特定區(qū)間是表示z軸方向上的輸出信號(hào)的正(+ )峰值、負(fù)(_)峰值和正(+ )峰值的區(qū)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述方法還包括通過僅處理X軸和z軸方向上的設(shè)置的有效區(qū)間中的信號(hào)檢測輪胎和地表面的信息。
7.一種設(shè)置安裝在車輛的輪胎內(nèi)的二軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法，所述二軸加速度傳感器用于測量I軸和z軸方向上的加速度，所述方法包括以下步驟 將所述二軸加速度傳感器的z軸方向上的輸出信號(hào)設(shè)置為基準(zhǔn)信號(hào)； 將z軸方向上的輸出信號(hào)的特定區(qū)間設(shè)置為有效區(qū)間，在所述有效區(qū)間中所述輪胎的安裝有所述二軸加速度傳感器的部分接觸路面；以及 將所述二軸加速度傳感器的I軸方向上的輸出信號(hào)的、與z軸方向的有效區(qū)間相對(duì)應(yīng)的區(qū)間設(shè)置為I軸方向上的有效區(qū)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，z軸方向上的輸出信號(hào)的所述特定區(qū)間是表示z軸方向上的輸出信號(hào)的正(+ )峰值、負(fù)(_)峰值和正(+ )峰值的區(qū)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，所述方法還包括通過僅處理y軸和z軸方向上的設(shè)置的有效區(qū)間中的信號(hào)檢測輪胎和地表面的信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種設(shè)置二軸或三軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法。本文公開了一種設(shè)置安裝在車輛的輪胎內(nèi)的三軸加速度傳感器的有效輸出區(qū)間的方法，該方法包括以下步驟將三軸加速度傳感器的z軸方向上的輸出信號(hào)設(shè)置為基準(zhǔn)信號(hào)；將z軸方向上的輸出信號(hào)的特定區(qū)間設(shè)置為有效區(qū)間，在該有效區(qū)間中輪胎的安裝有三軸加速度傳感器的部分接觸路面；以及將三軸加速度傳感器的x軸和y軸方向上的輸出信號(hào)的、與z軸方向上的有效區(qū)間相對(duì)應(yīng)的區(qū)間設(shè)置為x軸和y軸方向上的有效區(qū)間。該方法設(shè)置應(yīng)用于檢測輪胎和地表面之間的信息的精確的有效區(qū)間，以通過連接x軸、y軸和z軸方向上的輸出信號(hào)來最小化噪聲區(qū)間的分量。
文檔編號(hào)G01P15/18GK102967731SQ20121017279
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者全宰亨 申請(qǐng)人:株式會(huì)社萬都