测量方法和测量设备技术

利用检测单元(10)来检测由于轮胎(2B)和路面(3)之间的接触、分离和摩擦而分布在车体(2A)上的带电电位，并且利用数据处理单元(20)来监视检测单元(10)所检测到的带电电位的振幅，由此使得不仅可以精确地识别行驶中的路面的状态，而且还可以精确地识别轮胎的内压状态和轮胎的磨损状态等，其中该检测单元(10)配备有：感测电极(11)，其配置在车体(2A)的外侧表面上；参比电极(12)，其以与车体(2A)的外侧表面间隔开空间的方式配置；以及传感器放大器(13)，用于将感测电极(11)和参比电极(12)之间的电位检测作为信号并放大该信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量方法和测量设备
本专利技术涉及用于测量由于行驶中的轮胎和路面之间的接触而产生的准静电场的方法和设备，并且特别地，涉及优选可应用于估计路面状态或检测轮胎的行驶状态的测量方法和测量设备。
技术介绍
传统上，如以下列出的现有技术文献所公开的，已提出了用于检测轮胎的加速度作为识别路面状态的指标的技术(参见专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-203017
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在探明路面的材料或者存在于轮胎和路面之间的物体的差异时，物理定律不允许使用加速度。换句话说，加速度仅可以是间接识别路面状态的指标。因此，例如，上述技术无法将含有作为路面状态的重要识别对象其中之一的水的路面与铺设有铁板的路面区分开。因而，该技术的路面状态的识别精度未必高。本专利技术是考虑到上述情形而做出的，并且本专利技术的目的是提出一种不仅提高针对路面状态的识别而且还提高针对轮胎状态的识别的测量方法和测量设备。用于解决问题的方案通常已知轮胎和路面之间的接触、分离和摩擦使得在轮胎和路面之间产生静电的带电电位。另一方面，由于车体和轮胎彼此电容耦合，因此在车体外表面上产生与轮胎和路面之间已产生的带电电位相对应的电位。如以下等式(1)所示，分布在轮胎表面或车体外表面上的电场是由微偶极天线在距离r处生成的电场其中之一。可以将该电场作为麦克斯韦方程(Maxwell’sequation)的解来进行推导。等式(1)包括构成电磁场的三个元素(与1/r成比例的辐射电磁场、与1/r2成比例的感应电磁场和与1/r3成比例的准静电场)。第三项表示分布在轮胎表面或车体外表面上的电场，其中该电场在车辆行驶期间随着轮胎的转动而随时间改变。数学式1准静电场不包含磁场成分，并且不像无线电波那样具有传播性质。准静电场如静电带电电场那样分布在人、车辆和物质的周围，并且其极性或电平改变。作为认真研究的结果，本专利技术人通过发现以下而得到本专利技术：可以通过测量分布在轮胎表面和车体外表面上的、由于行驶中的轮胎和路面之间的接触而产生的准静电场，来精确地检测轮胎和路面之间的磨损状态(路面状态)以及诸如轮胎的内压或轮胎的磨损等的轮胎状态。因而，根据本专利技术的测量方法的特征在于具有以下步骤：检测步骤，用于检测由于轮胎和路面之间的接触、分离和摩擦而产生的分布在车体或轮胎上的带电电位；以及监视步骤，用于监视所述检测步骤中所检测到的带电电位的振幅。附图说明图1是示出根据本专利技术的实施例1的测量设备的构成的示意图。图2是示出数据处理单元的构成的示意图。图3是示出监视处理的过程的流程图。图4是示出由于轮胎和路面之间的接触、分离和摩擦所引起的分布在车体上的带电电位的振幅波形的曲线图。图5是示出四极的示意图。图6是示出热噪声电平和频率之间的关系的曲线图。图7是示出基于模拟的电极间距离和电极间电位差之间的关系的曲线图。图8是示出根据本专利技术的实施例2的路面状态估计设备的构成的图。图9是示出带电电压的时间变化波形的示例的图。图10是带电电压的时间变化波形的放大图。图11是示出表示特定峰的出现次数的频度分布的直方图的示例的图。图12是示出韦伯(Weibull)分布的概率密度函数的图。图13是干燥路面行驶期间的带电电压的时间变化波形和示出特定峰的出现次数的频度分布的直方图。图14是潮湿路面行驶期间的带电电压的时间变化波形和示出特定峰的出现次数的频度分布的直方图。图15是示出用于估计路面状态的方法的流程图。图16是示出根据本专利技术的实施例3的轮胎内压检测设备的构成的图。图17是轮胎的内压低的情况下的带电电压的时间变化波形和示出特定峰的出现次数的频度分布的直方图。图18是轮胎的内压高的情况下的带电电压的时间变化波形和示出特定峰的出现次数的频度分布的直方图。图19是示出用于检测轮胎的内压的方法的流程图。图20是示出根据本专利技术的实施例4的轮胎磨损状态检测设备的构成的图。图21是新轮胎的带电电压的时间变化波形和示出特定峰的出现次数的频度分布的直方图。图22是磨损轮胎的带电电压的时间变化波形和示出特定峰的出现次数的频度分布的直方图。图23是示出用于检测轮胎的磨损状态的方法的流程图。图24是示出根据本专利技术的实施例5的轮胎振动特性检测设备的构成的图。图25是示出带电电压的时间变化波形及其韦伯分布的图。图26是示出用于检测轮胎的振动特性的方法的流程图。图27是示出tanδ的温度依赖性和频率依赖性的图。具体实施方式(1)检测原理在说明本专利技术的实施例之前，首先说明本专利技术的检测原理。本专利技术的检测原理在于：作为识别路面状态的指标，检测由于轮胎和路面之间的接触、分离和摩擦而产生的分布在车体上的带电电位。例如，如日本特开2011-225023的“
技术介绍
”部分所描述的，作为轮胎和路面之间的接触、分离和摩擦的结果而在轮胎和路面之间产生带电电位，这是众所周知的事实。然而，据本专利技术人所知，并不存在用于检测轮胎和路面之间产生的带电电位的现有技术。并且，本专利技术人认为以下两个因素促成了这种情形。作为第一个因素，认为难以直接检测轮胎和路面之间产生的带电电位。作为第二个因素，认为以下情况：由于含有水的路面(以下称为“潮湿路面”)使得电荷经由水立即迁移到大地，因此无法检测轮胎和潮湿路面之间产生的带电电位。因而，本专利技术人所面临的一个挑战是提出用于检测轮胎和路面之间产生的带电电位的有效方法。关于这一点，本专利技术人已发现以下：即使在路面是潮湿路面的情况下，轮胎和路面之间产生的带电电位也以膜状形式分布在车体整体上。并且，本专利技术人已从车体表面上方的空间成功检测到由于轮胎和路面之间的接触、分离和摩擦所引起的轮胎和路面之间产生的带电电位。由于在轮胎和路面之间产生的带电电位是随着路面材料或存在于轮胎和路面之间的物体的类型而改变的参数，因此该带电电位可以是直接识别路面状态的指标。因此，可以根据物理法则来识别例如作为比混凝土路面更滑的路面的铁板路面和潮湿路面这两者。如果添加加速度作为识别路面状态的指标，则还可以扩大识别路面状态时的变化。因而，根据本专利技术的检测原理来检测由于轮胎和路面之间的接触、分离和摩擦而产生的分布在车体上的带电电位。并且，与应用加速度作为识别路面状态的指标的情况相比，该方法可以显著提高路面状态的识别精度。(2)实施例实施例1如图1所示，要安装在车辆2上的根据本专利技术的实施例1的测量设备1包括检测单元10和数据处理单元20。检测单元10包括感测电极11、参比电极12和传感器放大器13作为主要构成元件。感测电极11配置在车体2A的外侧表面上，并且参比电极12以与车体2A的外侧表面间隔开空间的状态配置。在实施例1中，感测电极11和参比电极12这两者都采用相同形状和相同大小的平板形式，并且彼此平行配置。此外，感测电极11配置在车体2A的最高部位的外侧表面，并且参比电极12配置在感测电极11的正上方的空间内。注意，参比电极12由固定至车辆2的支撑构件14来支撑。支撑构件14的介电常数越低越好。这是因为较低的介电常数确保了正确确定感测电极11和参比电极12之间的电位。低介电常数的材料例如是丙烯酸类、聚氨酯和玻璃。在实施例1中，支撑构件14是底面为开放面的容器，并且经由振动吸收构件15固定至车体2A的外侧表面。将参比电极12贴附至该容器的顶板侧的外侧表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量方法，包括以下步骤：检测步骤，用于检测由于轮胎和路面之间的接触、分离和摩擦而产生的分布在车体或轮胎上的带电电位；以及监视步骤，用于监视所述检测步骤中所检测到的带电电位的振幅。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.26 JP 2011-282858;2012.03.30 JP 2012-082451.一种测量方法，包括以下步骤：检测步骤，用于检测由于轮胎和路面之间的接触、分离和摩擦而产生的分布在车体或轮胎上的带电电位；监视步骤，用于监视所述检测步骤中所检测到的带电电位的振幅；提取步骤，用于提取所述振幅的时间变化波形；估计步骤，用于根据随着路面的状态的变化而改变的所述振幅的时间变化波形的变化，来估计轮胎所接触的路面的状态；以及计数步骤，用于针对各单位时间段对特定峰数进行多次计数，由此根据所述特定峰数的出现频度来估计轮胎所接触的路面的状态或者感测轮胎的内压状态、轮胎的磨损状态或轮胎的振动特性，其中所述特定峰数是所述振幅的时间变化波形中出现的、带电电位的变化量比该单位时间段的振幅的平均值大的峰的数量。2.根据权利要求1所述的测量方法，其中，还包括以下步骤：提取步骤，用于提取所述振幅的时间变化波形；以及感测步骤，用于根据随着轮胎内压的变化而改变的所述振幅的时间变化波形的变化，来感测轮胎的内压状态。3.根据权利要求1所述的测量方法，其中，还包括以下步骤：提取步骤，用于提取所述振幅的时间变化波形；以及感测步骤，用于根据随着轮胎磨损状态的变化而改变的所述振幅的时间变化波形的变化，来感测轮胎的磨损状态。4.根据权利要求1所述的测量方法，其中，还包括以下步骤：提取步骤，用于提取所述振幅的时间变化波形；以及感测步骤，用于根据随着轮胎的振动特性的变化而改变的所述振幅的时间变化波形的变化，来感测轮胎的振动特性。5.根据权利要求1～4中任一项所述的测量方法，其中，所述计数步骤包括：根据所述振...

【专利技术属性】
技术研发人员：泷口清昭，须田义大，山边茂之，河野贤司，林达郎，山田耕太郎，正木信男，
申请(专利权)人：国立大学法人东京大学，株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：日本;JP