一种太赫兹无线携能系统技术方案

本发明专利技术提供了一种太赫兹无线携能系统，包括信号采集单元、信号转换单元、能量转换单元以及处理单元，处理单元包括太赫兹产生装置以及太赫兹接收装置，信号采集单元固定设置在胎腔内壁，与信号转换单元和能量转换单元通过电子线路相连，信号转换单元和能量转换单元均设置于轮胎的轮辋内，信号转换单元与处理单元内的太赫兹接收装置无线连接，能量转换单元与处理单元内的太赫兹产生装置无线连接，本发明专利技术充分利用太赫兹频率高、信息容量大、传输速率高、定向性好以及安全性强等特点，有效解决了信号采集单元及轮胎内部各电子元件供能不足，以及旋转部件内的数据传递等问题，并实现了无接触式的持续供电，使得信息传递更加高效。使得信息传递更加高效。使得信息传递更加高效。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹无线携能系统


[0001]本专利技术涉及无线供电与传输
，尤其涉及一种太赫兹无线携能系统。

技术介绍

[0002]轮胎作为车辆与路面接触的唯一部件，它的胎压，温度等对车辆行驶的安全性有很大影响，若在行驶过程中突然发生爆胎，则极其容易导致车辆失稳发生交通事故。因此为了提高车辆行驶的安全性，近年来，如何对轮胎的状态进行实时监测成为众多汽车企业的研究热点。目前的研究方法普遍采用在轮胎中安置传感器，由传感器来感知轮胎的压力、温度等信息，再将信号发送至处理端进一步处理分析，获得轮胎的状态信息，当发生异常时及时反馈至驾驶员，帮助驾驶员及时调整驾驶策略，减少交通事故。这些布置在轮胎内部，用于感知轮胎温度，压力等信息的传感器大多无法自己产生能量，需要额外供电，同时，传感器位于轮胎内，随着轮胎一起旋转，如何向位于旋转件内的传感器供电成为了新的研究方向。
[0003]目前，对传感器的能量供给方式主要是通过能量收集的方式向传感器供电，如对轮胎的应变能、热能和多余动能等进行收集以对传感器进行供电，在轮胎内部布置应变片将轮胎应变能转化为电能为传感器供电，以及在轮胎内部布置电磁感应装置以通过轮胎的旋转产生电能等方式，这些方法利用轮胎本身的能量进行供电，无需外部电源，同时也减少了能量损耗，但此类方法产生的能量有限，且受到轮胎特性和运动的限制，无法持续高效地向传感器供给能量。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的目前对于传感器供电方式中存在的能量有限、受轮胎特性和运动限制以及无法持续高效地向传感器供电等问题，本专利技术提供了一种太赫兹无线携能系统，能够同时传输信号和能量，通过产生负责供能的太赫兹向传感器供电，以及接收传感器的信号产生携带轮胎状态信息的太赫兹，获得轮胎的状态信息，实现了无接触式的持续供电。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种太赫兹无线携能系统，其特征在于，包括信号采集单元、信号转换单元、能量转换单元以及处理单元，所述处理单元设置在汽车舱内并包括太赫兹产生装置以及太赫兹接收装置；
[0007]所述信号采集单元固定设置在胎腔内壁，通过电子线路分别与所述信号转换单元和能量转换单元相连，用于采集包括轮胎的温度、压力以及应变数据的轮胎状态信息；
[0008]所述信号转换单元和能量转换单元均设置于轮胎的轮辋内，所述信号转换单元与所述太赫兹接收装置无线连接，用于将信号采集单元采集的轮胎状态信息调制转换为携带有轮胎状态信息的太赫兹发送至太赫兹接收装置进行分析处理；
[0009]所述能量转换单元与所述太赫兹产生装置无线连接，用于接收太赫兹产生装置发
出的携带有能量的太赫兹波，并转换为稳定的直流电能通过电子线路为信号采集单元以及轮胎内部电子元件供电。
[0010]优选地，还包括设置于汽车驾驶室内的车辆报警指示单元，所述车辆报警指示单元与所述处理单元相连，所述处理单元检测到轮胎状态信息超出预设安全阈值时向所述车辆报警指示单元发送报警指令，所述车辆报警指示单元根据接收到的报警指令发出报警。
[0011]优选地，所述车辆报警指示单元包括语音模块，所述语音模块与所述处理单元相连，所述车辆报警指示单元还包括与语音模块相连的扬声器和指示灯，在收到报警指令后通过扬声器和指示灯发出音频报警和/或指示灯闪烁报警。
[0012]优选地，所述信号转换单元包括依次相连的第一太赫兹激光器、第一调制器和第一滤波器，所述信号转换单元接收信号采集单元传递的电学信号，利用第一太赫兹激光器采用激光脉冲方式激发出携带有轮胎状态信息的太赫兹波，并对产生的太赫兹波通过第一调制器和第一滤波器进行调制、滤波后发送到太赫兹接收装置；
[0013]所述太赫兹产生装置包括依次相连的第二太赫兹激光器、第二调制器和第二滤波器，所述太赫兹产生装置利用第二太赫兹激光器采用激光脉冲方式激发出太赫兹波，并对产生的太赫兹波通过第二调制器和第二滤波器进行调制、滤波后发送到能量转换单元。
[0014]优选地，所述能量转换单元和太赫兹接收装置均包括相互连接的解调器和滤波器，用于对接收到的太赫兹波解调、滤波及放大。
[0015]优选地，所述信号采集单元包括压力传感器、温度传感器以及应变传感器，分别采集轮胎的压力、温度以及应变数据。
[0016]优选地，所述压力传感器为施耐德13598773型传感器，采用FXTH87E芯片；
[0017]所述温度传感器为Heraeus HDA420型传感器，采用FXTH87E芯片；
[0018]所述应变传感器为DT1
‑
028K型传感器，采用stm32h750vb芯片。
[0019]优选地，所述语音模块采用LD3320语音芯片。
[0020]本专利技术的技术效果如下：
[0021]本专利技术提供了一种太赫兹无线携能系统，能够同时传输信号和能量，包括设置在轮胎端的信号采集单元、信号转换单元、能量转换单元以及设置在驾驶舱端的处理单元，处理单元包括太赫兹产生装置以及太赫兹接收装置，由处理单元内的太赫兹产生装置采用激光脉冲的方式激发出太赫兹波，并对产生的太赫兹波进行调制、滤波，然后通过无线能量传输发送到能量转换单元，能量转换单元在接收到用于供能的太赫兹后，对其进行解调、放大，将太赫兹的能量转化成轮胎内部电子元件所需的电能，并通过电子线路供给到信号采集单元和其他电子元件，解决了信号采集单元及轮胎内部各电子元件供能不足的问题，并实现了无接触式的持续供电；由信号采集单元通过电子线路接收太赫兹转换成的电能，能够实时采集轮胎的温度、压力、应变等轮胎状态信息，并产生相应的电学信号，然后将电学信号通过电子线路传递至信号转换单元，信号转换单元接收到信号采集单元传递的电学信号后，将其作为外部电场施加在半导体材料内，采用激光脉冲的方式对半导体材料激发，产生携带有信号采集单元电学信息(即轮胎状态信息)的太赫兹波，并将太赫兹波进行调制、滤波后通过无线数据传输发送至处理单元内的太赫兹接收器，太赫兹接收器对携带有轮胎状态信息的太赫兹波进行解调，放大并处理分析，获得当前的轮胎状态参数，实现了轮胎内部信号采集单元向车内处理单元的传输无需传统的电子线路传递，解决了旋转部件内的数
据传递问题，而且，由于太赫兹具有频率高、信息容量大、传输速率高、定向性好以及安全性强等特点，使得信息传递更加高效，非常适合短距离内的通讯，且能够使轮胎内传感器高效、实时的传输信号。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的太赫兹无线携能系统的结构框图。
[0023]图2为本专利技术的太赫兹无线携能系统的第一种优选结构框图。
[0024]图3为本专利技术的太赫兹无线携能系统的第二种优选结构框图。
[0025]图中各标号列示如下：
[0026]1‑
轮胎，2
‑
信号转换单元，3
‑
信号采集单元，4
‑
能量转换单元，5
‑
无线信息传输，6
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹无线携能系统，其特征在于，包括信号采集单元、信号转换单元、能量转换单元以及处理单元，所述处理单元设置在汽车舱内并包括太赫兹产生装置以及太赫兹接收装置；所述信号采集单元固定设置在胎腔内壁，通过电子线路分别与所述信号转换单元和能量转换单元相连，用于采集包括轮胎的温度、压力以及应变数据的轮胎状态信息；所述信号转换单元和能量转换单元均设置于轮胎的轮辋内，所述信号转换单元与所述太赫兹接收装置无线连接，用于将信号采集单元采集的轮胎状态信息调制转换为携带有轮胎状态信息的太赫兹发送至太赫兹接收装置进行分析处理；所述能量转换单元与所述太赫兹产生装置无线连接，用于接收太赫兹产生装置发出的携带有能量的太赫兹波，并转换为稳定的直流电能通过电子线路为信号采集单元以及轮胎内部电子元件供电。2.根据权利要求1所述的太赫兹无线携能系统，其特征在于，还包括设置于汽车驾驶室内的车辆报警指示单元，所述车辆报警指示单元与所述处理单元相连，所述处理单元检测到轮胎状态信息超出预设安全阈值时向所述车辆报警指示单元发送报警指令，所述车辆报警指示单元根据接收到的报警指令发出报警。3.根据权利要求2所述的太赫兹无线携能系统，其特征在于，所述车辆报警指示单元包括语音模块，所述语音模块与所述处理单元相连，所述车辆报警指示单元还包括与语音模块相连的扬声器和指示灯，在收到报警指令后通过扬声器和指示灯发出音频报警和/或指示灯闪烁报警。4.根据权利要求1所述的太赫兹无线携能...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世春，王锐，陈昱伊，石润吾，曹耀光，闫啸宇，陈飞，刘新华，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：