[发明专利]用于检测弹性体材料的物理性质变化的系统

说明书

公开了用于检测车辆中的轮胎应变的系统。在一些实现方式中，所述系统可包括安置在所述车辆或车辆部件中的一者或多者上的天线并且可输出电磁声脉冲。所述系统可包括轮胎，所述轮胎具有由一个或多个轮胎帘布层形成的主体。所述轮胎帘布层中的任何一者或多者可包括开口环谐振器(SRR)。每一SRR可具有可响应于相应的一个或多个轮胎帘布层的弹性体性质变化而成比例地偏移的固有谐振频率，所述弹性体性质包括可逆变形、应力或应变中的一者或多者。所述SRR可包括具有碳粒子的SRR，所述碳粒子可至少部分地基于所述SRR内的所述碳粒子的浓度水平响应于电磁声脉冲而独特地谐振。

技术领域

本公开总体上涉及传感器，并且更明确地说，涉及可以检测车辆轮胎的各种性质的开口环谐振器。

背景技术

车辆动力类型(包括混合和纯电系统)的发展已经为进一步技术整合创造了机会。这在现代车辆过渡到完全自动驾驶和导航时尤其如此，其中技术(而不是经过培训和有能力的人)必须定期监测车辆部件性能和可靠性，从而一直确保车辆乘员的安全性和舒适性。传统系统，诸如胎压监测系统(TPMS)，可能无法提供高技能(诸如赛车)或完全自动驾驶应用所需的高保真度。此类应用可能会带来独特的挑战，诸如在苛刻的驾驶或赛车中遇到的快速车辆部件(诸如轮胎)磨损，或在车辆操作期间没有能够检查轮胎性能的人类驾驶员在场。

发明内容

提供本发明内容以按简化形式介绍下文在具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并不意欲识别所主张的主题的关键特征或基本特征，也不意欲限制所主张的主题的范围。此外，本公开的系统、方法和装置各自具有若干新颖方面，所述新颖方面中无单一者单独负责本文中公开的所要属性。

本公开中描述的主题的一个新颖方面可在被配置为检测车辆中的轮胎应变的系统中实施。在一些实现方式中，包括安置在车辆之上或之内的天线以及包括由一个或多个轮胎帘布层形成的主体的轮胎。所述天线被配置为发射电磁声脉冲(ping)。所述轮胎帘布层中的至少一者包括多个开口环谐振器(SRR)，所述开口环谐振器具有对所述至少一个轮胎帘布层的弹性体性质变化作出响应的固有谐振频率，所述弹性体性质包括可逆变形、应力或应变中的一者或多者。在一些实现方式中，所述多个SRR还包括第一SRR，所述第一SRR包括多个第一碳粒子，所述第一碳粒子被配置为至少部分地基于所述第一SRR内的第一碳粒子的浓度水平响应于所述电磁声脉冲而独特地谐振。另外地或另选地，所述多个SRR还包括第二SRR，所述第二SRR与所述第一SRR相邻并且包括多个第二碳粒子，所述第二碳粒子被配置为至少部分地基于所述第二SRR内的第二碳粒子的浓度水平响应于所述电磁声脉冲而独特地谐振。在一些方面中，所述第一碳粒子包括形成第一多孔结构的第一聚集体，并且所述第二碳粒子包括形成第二多孔结构的第二聚集体。所述第一多孔结构和所述第二多孔结构可包括中尺度结构。

所述第一SRR和所述第二SRR中的每一者包括印刷到所述轮胎帘布层的表面上的三维(3D)层。在一些方面中，所述第一SRR被配置为响应于所述电磁声脉冲而在第一频率下谐振，并且所述第二SRR被配置为响应于所述电磁声脉冲而在第二频率下谐振，所述第一频率与所述第二频率不同。所述第一频率和所述第二频率中的每一者可能与编码序列号相关联。在一些情况下，所述第一SRR或所述第二SRR的谐振振幅指示轮胎帘布层的磨损程度。

在其他实现方式中，由电磁声脉冲引起的所述SRR的固有谐振频率的变化的量或大小指示轮胎帘布层的变形量。在一些方面中，所述第一SRR和所述第二SRR中的每一者具有与对电磁声脉冲的频率响应相关联的衰减点。

在各种实现方式中，所述第一碳粒子和所述第二碳粒子中的每一者与轮胎帘布层化学键合。在一些方面中，所述第一SRR和所述第二SRR中的每一者具有与电磁声脉冲的S参数或频率中的一者或多者相关联的主要尺寸。所述第一SRR或所述第二SRR中的至少一者具有卵形形状、椭圆形形状、矩形形状、正方形形状、圆形形状或曲线中的一者。