[发明专利]压电触发装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及用作检测事件出现时自供电触发装置的一种压电 设备及其相关元件。压电元件可以配置为因发生某种事件而折断，从 而产生相对大的能量脉冲信号，该信号可被调节并存储用于后面的检 测或者立即中继至远程位置。

背景技术

电子设备与充气轮胎构造的结合带来许多实际的好处。轮胎电子 器件可包括传感器和其他部件，用来获得有关轮胎的各种物理参数的 信息，如温度，压力，轮胎转数，车速等。这些性能信息在轮胎监测 和警告系统中是有用的，并且甚至有可能与反馈系统一起用来调节合 适的胎压水平以及与车辆性能和控制系统一起被采用。

与轮胎构造结合的电子系统提供的另外一种潜力是商业车辆应用 中的资产追踪和性能描述。商业车队，航空飞机和重型推土机/采矿车 辆均为能够利用轮胎电子系统和有关信息传输的好处的可行的行业。 轮胎传感器可确定车辆每个轮胎行驶的距离从而有助于这些商业系统 的维护计划。对于如那些涉及陆地采矿设备的更昂贵的应用，可以优 化车辆位置和性能。可以利用RF标签发射来追踪整个车队。

某些压电材料已经应用在与轮胎和车轮组件及其他振动系统相关 的各种应用中。例如，压电变换器可以用作测量对外加声场的响应的 传感器。压电致动器可以将应用的电场转换成动能和机械位移。压电 弹簧和其他专门的压电形成物被用于将轮胎旋转的机械振动转换成电 能用来给轮胎电子组件供电。

将以上应用和其他采用压电材料的应用典型地配置运行从而令压 电材料受到有限程度的应变和/或电荷。例如，通常不期望让压电传感 器或发电设备受到使压电材料破裂或折断的高程度的应变。这种事件 将妨碍或损坏压电设备内在的功能并且需要更换压电部件。

根据本主题，压电设备被配置成用在有意地使其构造整体性受到 危害的环境中。更特别地，压电设备被配置成受到某种触发条件而破 裂或折断，从而与其他电路元件相结合用作一次性的自供电信令装置。

发明内容

鉴于现有技术中遇到的和本主题所解决的公认特征，开发了用来 提供一种触发装置的改进特征或步骤。公开了示意性的特征和元件用 来影响压电设备的构造整体性，使得设备故障指示着预定的事件或触 发条件的出现。

本触发装置，触发检测方法以及相关的步骤和元件的各种特征和 方面提供了多个优点。本公开的技术提供了包括相对简单的元件组合 的触发系统，无需通过将机械元件与压电元件相结合来破坏或折断元 件。此外，发电特征如电池或电流不是运行所必须的(虽然必要时仍 然可以采用)。此外，信号传输可以采用无线的方式，消除了在某些实 施例中对硬线信号连接的需求。

本主题的另一个好处是，所公开的压电信令装置由于压电元件的 折断所产生的电脉冲信号相对较大，因而提供了可靠的信令方法。该 信号的幅度与压电元件轻微变形产生的信号相比大得多，因此两种现 象之间可能的混淆被最小化。

本公开技术的另一个好处是，本压电触发装置可以应用于范围广 的多种可能的应用中。一个特殊的例子涉及将这种触发装置用于车辆 轮胎或车轮组件以用作轮胎失压或轮胎故障的指示。这种应用在跑气 保用轮胎组件中特别有用。另外的车辆应用包括将所公开的压电触发 装置用于发信号通知安全气囊充气，安全带启动等等。进一步的可能 的应用可包括自供电的烟雾报警、火灾报警、断裂传感器以及安保系 统。

在本主题的一个示意性实施例中，压电触发装置包括：压电元件， 其被配置成为在受到足够量的机械力时破裂或折断，由此在破裂或折 断时产生电磁能量突发；和调制电路，其与该压电元件连接并且被配 置成接收电磁能量以及由此发出触发信号。

在本主题的一些更特殊的实施例中，压电元件对应于声表面波 (SAW)变换器，同时调制电路可对应于这种SAW变换器的电极。该 触发装置还可包括调理电路，该电路可包含能量存储元件，其被配置 为存储由压电元件产生的能量，用于后面的压电元件被破裂或断掉的 识别。在一些实施例中，调理电路可包括比较器元件用来比较压电元 件的能量输出与预定的阈值水平。还可设置衬底用来固定选择的触发 装置元件。该衬底可具有粘性的背衬用于后面的在应用环境中的固定。