[发明专利]一种基于长标距光纤传感的智能轮胎监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于长标距光纤传感的智能轮胎监测方法及系统，该方法通过实时采集长标距光纤传感系统输出的应变时程数据，基于改进的共轭梁法反演轮胎竖向位移，并基于长标距应变时程数据实时计算接地长度和根据长标距光纤传感器位置信息计算轮胎转速，输出轮胎运行过程中竖向位移、接地长度、转速等参数信息。本发明从理论和设备两个层次提供了一种高效、实时连续、准确的智能轮胎参数监测，不仅可以有效应用于广大桥梁快速健康监测，而且在道路安全诊断和汽车运行状态评估领域具有巨大的潜力和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于长标距光纤传感的智能轮胎监测方法及系统，属于智能轮胎、汽车 以及桥梁结构健康监测技术领域。

背景技术

汽车作为日常出行和运输的常用交通工具，在社会经济发展和人们生产生活中发挥着不 可忽视的作用。为了让汽车能够更好地服务社会，对行车过程中汽车状况的监测已成为汽车 工业的迫切需要。近年来，无人驾驶汽车技术的发展，更加促使汽车往智能化的方向发展， 而轮胎作为汽车和地面直接接触部件，更加需要做到智能化。

目前，存在一些测量轮胎竖向位移的方法，但都存在着种种缺陷。基于激光、声波和磁 感原理的方法已有较成熟的研究成果，但这些方法均是测量轮胎内壁上某一固定点的径向位 移变化量，只有在该点处于接地中心时，才能测得轮胎竖向变形，也就是说在轮胎转动一周 的情况下只能测得一次竖向位移，无法做到实时监测轮胎竖向位移。基于数字图像相关的方 法可以实时监测轮胎变形，但其应用目前仅限于实验室进行静态实验，要推广到动态应用， 则相机需要通过专门的装置固定在汽车上，对相机的保护工作是关键问题，同时轮胎转速非 常高，要达到理想的测量结果，必须采用高速相机，其价格过于昂贵，无法在实际生活中推 广运用。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于长标距光纤传感的智能轮胎监测 方法及系统。本发明通过一体化设备实时采集长标距光纤传感系统输出的应变时程数据，基 于改进的共轭梁法识别轮胎竖向位移，并基于长标距应变时程数据实时计算接地长度和根据 长标距光纤传感器位置信息计算轮胎转速，输出轮胎运行过程中竖向位移、接地长度、转速 等参数信息。本发明可实现车辆正常行驶下轮胎的竖向变形、转速以及接地面积的实时连续 测量，可用于竖向车轮力的识别以及车辆行驶状态评估，进一步可应用于桥梁结构的健康监 测。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种基于长标距光纤传感的智能轮胎监测方法，具体步骤如下：

步骤1，通过安装在轮胎上的长标距光纤传感器，实时采集轮胎在荷载作用下的动态长 标距应变时程数据；

步骤2，基于改进的共轭梁法，利用步骤1中采集到的长标距应变时程数据，实时计算 荷载作用下轮胎的竖向变形；

步骤3，利用步骤1中采集到的长标距应变时程数据，实时计算轮胎的转速；

步骤4，利用步骤1中采集到的长标距应变时程数据，实时计算轮胎的接地长度；

步骤5，输出步骤2至4中得到的轮胎的竖向变形、转速和接地长度时程曲线，作为轮 胎参数的实时监测结果。

作为本发明的进一步技术方案，步骤1中长标距光纤传感器安装在轮胎胎壁的内侧或外 侧或集成进轮胎胎壁橡胶内部。

作为本发明的进一步技术方案，步骤1中长标距光纤传感器的数量根据轮胎的实际尺寸 确定。

作为本发明的进一步技术方案，步骤1中单根长标距光纤传感器对应角度在10至20度。