具有无线微米和纳米传感器系统的弹性体技术方案

一种传感器系统，用于从包括至少一个无线传感器的弹性体获取数据。传感器是长度级从纳米至微米级范围内的装置，也就是说足够小以避免成为弹性体内部的阻塞物。弹性体可以包括嵌入弹性体材料之一内部的传感器、构建至弹性体中的传感器层，和设置在弹性体组件中或嵌入组件内部的绳型传感器。传感器可以配置成提供与温度、压力、侧壁挠曲、应力、应变及其它参数之中的一个或多个有关的数据。传感器可以是ＬＣＤ传感器，和／或导电聚合物传感器，和／或生物聚合物传感器和／或聚合物二极管，用于感测在轮胎运行期间的数据。使用由轮胎产生的能量的电力电路可以为传感器提供电力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】系统的弹性体 相关申请的交叉引用本申,求享有2006年4月25日提交的美国临时专利申请No.60/794，605 的优先枕其中^Hf的内容结合^tMt为参考。
技术介绍
1. 鉢领域本申请的示例性实施方式涉及具有-^式传感器系统的举l"生体。尤其涉及 一种兼具可^^则其物理和;^^性能的具有叙式传感器的捧性体，并在下文中 将糾结合车辆轮胎进4彌述。然而，可以理解本申请的示例性实施方iC^ 用于其它类似应用，包括监测雞举I"生体(例如f沐受作用力的举性体)的参 数。2. 背景狄举f生体(例如空气弹簧和车辆轮胎)在使用期间经常受到^ftM的内外 作用力。被粘弹I"生物质承受作用力后的结果可以通近显度、热量显示出来，可 以通过热量损失的有用功来测量。轮月斜皮设计成育^J^承受内夕卜作用力以M M负载和内压的,范围内产生的温度。当举性体经受的*超出这一#^ 范围时，举性体的性能就会斷氐。例如，在一些'M下，被不适当^U的车辆 轮胎可以包含能够在使用期间(例如U周期性变形)使其承受iiJL剪切力的 组件。这些内力产生热量，这些热量^f吏轮胎内部温JLh升。过热轮胎的组件 可以最终毁坏和改变轮胎的性能。没有充气到工作糾所需压力的轮胎也可能 产生过热现象，并可能最终遭受与热量相关的磨损，这些磨损可以斷氐它们的 运行寿命。在车辆致力于^W亍工作任务，例如在iM广作业中的拉^Ml在公路上 i^l货物的某些情况下，斷^^胎寿命的冲击力能够对其工作任务产生不利影 响，iiAi产能力的损失和t^絲的增高。当今车辆还包括主动控制式悬架和制动系统。这些系统肯姚算或设定出有 关轮胎和路面之间关系的数据。车辆制造商期望一种能够>^4^胎中获得可测实 时技^lt据的系统，从而使这些数据可以用于主动控制车辆的运行。6因此期望感测轮胎和轮胎组件经受到的Wt例如作用力(包括应力和应 变)、温度、振动，以及其它可提供与轮胎状态及其组件相关的有用信息的条件。
技术实现思路
本专利技术提l种传感器系统，其借助iSU于举性体内部或连接到举l"生体 上的传感器*1"生体获得数据。这种传感器系统通iiiL线通ifi^得数据。所述传感器为孩沐域纳綠的传感器，它们足够小以便能够^A举性体内部。这种传感器可以与举l"生^t辦合配置以使其足够小，从而能够避免成为弹f生体 材料的阻塞物。在一种结构中，本专利技术提供了一种举性体，其具有至少一个或者多^A 阵f生体内部的传感器。这错感器或这些传感器在尺寸上为孩沐城者纳綠 的传感器。至少多^"感器^J1置成能够向读取器提供无线信号，从而提供所 耕性体的物理性能数据或者技术糾数据。在一种结构中，在所絲f生体组件的整个材料中^A多个传感器。另一种结构中，辆成萍l"生体的传感器层 中提，感器。在一种进一步的结构中，^JU^A举f生体的材料内部的多^Ht 感器串列。在另一种结构中，本专利技术提供了一种轮胎，其具有多^N^A轮胎内部的传 感器。轮胎可以是实心轮胎、充^^胎，或者免充^^胎。这些传感器在尺寸 上为賴沐级和纳米级传感器。至少多*感器净处己置成能够向读取器提供无线 信号，从而提供所述轮胎的物理性能数据或者才^(C糾数据。在一种结构中， 在所述轮胎组件的整个材料中^A多个降感器。另一种结构中，^J^^胎 的传感器层中提皿感器。在一种进一步的结构中，iM!^A轮胎组件内部或 者作为轮胎组fr"-^分的多*感器串列。在一种进一步的结构中，本专利技术提^""种具有多传感器的沣性体，所述 多个传感器配置斜艮梧所达到的阈值改变它们的结构。在一种实施方式中，所 述阔^4于温度的。其它阈值包括应力、应变和振动。读取器被编程以寻找 在改变传感器结构方面的改变。对传感器结构的示例性改变包括传感器激励、 去激励、^传,率，或者改变在两次传输之间的时间。 一种所*性体的 示例性实施方iUJ^胎，尤其a^^胎。本专利技术的另一种结构提供了一种电路，该电路^f生体自身产生的能量中 为传感器"R供电能。附图说明图1为示例出才娥本专利技术的监测系统的框图。图1A为具有主动悬架系统的车辆的视图，该主动悬架系统包括本专利技术的监 测系统以向悬架系鍵^^^L据。图2为轮胎的部M大断面图，该轮胎具有多个"i^在带A^端部上的传 感器。图3为轮胎的一^分的放大断面图，该轮胎具有多^NfeA示例'^^胎组件 材料中的传感器。图4为轮胎的一^分的放大断面图，该轮胎具有iM在内衬和胎体帘布层 之间的传感器层。图5为轮胎的~~^分的放大断面图，该轮胎具有i^在臉沐帘布层和带束 层组件之间的传感器层。在本说明书中，相同的附图#^#引同样的部件。附图仅做示奮^il图解 性的说明。附图不允许被测量，以及选择用于附图的剖面线也并不表示对材料 的限制。务沐实施方式参见图1,用于轮胎102的遥控式传感系Mit常用100 ;^4示。传感系统 100包括一个或多个附着于和/或^v轮胎102的无线传感器104，用于感测^ *，包括但不限于温度、压力、气压、应力、应变、振动、化学作用，以及 其它錄。传感系统100获得有用的数据，用于监测轮胎性f说者特性，包括 妙限于胎面磨损、轮胎^、轮胎温度和侧壁挠曲。轮胎102中的不一致性 还可以得到监测和/il^现，例如膨胀、刺穿、纤维或帘线断裂。其它不，'J性 也可以以这样的方式确定，例如由于不规则胎面^C^者接地印痕变化引起的 车辆悬架异常。尽管此处描述的实施例是以充气车辆轮胎为参照，也应该能够理解其它轮 胎(例如免充气和实心轮胎)以及其它举性体(包括空气弹簧、传送带、护顶 材料，体育用品等等)也可以M具有类似结构和^f亍过程的传感系统进行监 测。无线传感器104向数据收^^置106提供感测数据，数据收M置亦称读 取器或者数据获取电路，^^ 于距离传感器较狄。数据收錄置106可以安絲轮胎102之中或^Ji、车辆之中或^Ji，或者距离二者的狄比如在 测试站台诏施上。无线传感器104以电磁传感^ft号的形式提^t据，这些信 号可以被数据收^^置106以无线方式"^，由*化它们之间避免了对物^ 接的需要。在传感器104和收絲置106之间的无^if信，由112所示，在将 传感^"^^轮胎Ji^M感^A轮月^L内时提供了很大的通用性。数据收g置106可以包括天线108，用于以电^l^的形i^收感测数 据，比如在下文中将以无线电波^iH为例进一步详细描述。单个收H^il06， 或者多个收^^置可用于收集由无线传感器104感测到的数据。也可以使用继 电机构，其中继电枳枸^性^t集数据，并向收g置106转送数梧。可以 使用多个继电器。在一种结构中，继电器可以设置在车轮中或靠近车^i殳置， 而收HJl置则由车辆M或iM在固定位置处。数据处理器110可以与lt据收M置106连接，用于处理感测数据以合成 与^J^控轮胎的性肯沐关的信息。数据处理器110可以是计算装置，包括^ET、 限于专用处理器、常规计^^几(例如个人电脑或者膝上型电脑)，或其它已知的 电子设备，用于收集和处3^UL线传感器中获得的信号。 一个或更多的收^ 置106可以与一个或多个中^t3g^置110分开或iy^-^。如果需要的话，数据收錄置106和数据处理器110可以iM4车辆^Ji 或之中，以提供感测数据并处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从弹性体中获得数据的系统，所述系统包括：　具有主体的弹性体；　至少一个传感器，其由弹性体承载；所述传感器是不大于微米级的传感器；数据收集装置，其以无线方式与传感器通讯联接从而从所述传感器获取数据；以及　数据处理器，其与 所述数据收集装置通讯联接，以便处理从所述传感器获取的数据以监控所述弹性体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J伦塞尔，P威尔逊，F梅拉特，
申请(专利权)人：普利斯通及风驰通北美轮胎有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]