汽车轮胎金属异物的安全威胁评估方法

张 驰，赵佳琪，田力夫

（辽宁工业大学，汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121000）

汽车经济时代的来临，改变的不仅仅是我们的出行方式，更使我们的生活方式甚至整个社会文明发生了改变[1]。同理，一个时代的经典核心技术的出现也会带动整个行业的未来创新发展。伴随家用汽车对现代摩登家庭日常出行方式的猛烈冲击，汽车的安全性和环保性，已经不单单成为汽车产品功能的集中表现，更代表着未来车辆工程科学与有关交叉学科的交汇发展。智能化系统也在无处无刻地发挥着它们的功能，为人类社会创新发展、经济快速发展保驾护航，同样这也被广泛地应用到汽车轮胎产品安全上[2]。将现代高新电子技术的发展成果加以应用到汽车轮胎上的汽车技术，必定会有力地推动安全、合理的汽车经济时代的来临。由于汽车在现实生活中的推广和应用，汽车的安全性随之受到社会各界极大的关注，这当中对于轮胎金属异物的风险监测也愈来愈受到汽车生产单位的重视。

1 汽车轮胎金属异物的安全威胁评估方法

1.1 超声波定位金属异物

对于汽车轮胎金属异物的安全威胁评估，检测轮胎是否发生明显漏气以及定位金属异物是评估办法的关键部分，其主要功能是将轮胎内金属异物产生的气流信号转变为电信号[3]。按照其功能，选择DYA-300-02Y系列的气体流超声波传感器，在2米范围内300kHz超声波燃气表探头频率波动固定在±7.5kHz～100kHz，主要用于超声波检测金属异物的方向探测，超声波作为气体流量计,其灵敏度的承载驱动电压为1000Vpp，距离范围为0.5m，回波震荡为30mV。工作峰值电压小于900Vpp。

1.2 分析探测信号频率及其波动值

经过超声波检测确定轮胎内存在金属异物的时候，通过探测器发射的信号频率，确定金属异物自身所散射信号的波动值是否在正常范围。其所使用的单片机的固定频率为3M，采取经过16分频为13.2kHZ的滤波作为探测器的标准信号源，在探测仪器的检测终端，得到较为稳定的正弦滤波[4]。经单片机采样分析整理后的幅值信号，将作为启动/停止转换器的检测依据。

1.3 傅立叶变换和分析

通过启动/停止转换器将获得的数据进行储存，当数据达到一定额度的时候，就会对这些数据进行傅立叶变换和分析，进而得知汽车轮胎内金属异物安全威胁程度。当储存数据中出现符合安全威胁异常特征的数

据时，就说明探测到了嵌入汽车轮胎的金属异物具备较高的危险性。探测器也会离开发出振鸣声音以及闪光灯两种报警信号，以便及时通知探测者马上取出轮胎内的金属异物。

2 实验分析

为了保证本文提出的汽车轮胎金属异物的安全威胁评估方法有效性，进行仿真试验与结果分析。利用不同的汽车轮胎作为试验对象，模拟汽车轮胎出现金属异物的试验环境，进行汽车轮胎金属异物的安全威胁评估能力的试验。对汽车轮胎的类型、金属异物的类型、环境状态工作环境、轮胎模块每秒总功耗进行模拟。利用常规汽车轮胎金属异物的安全威胁评估方法作为试验对比对象，进行试验。

2.1 试验参数设置

为保证试验的准确性，将两种方法支持下的汽车轮胎置于相同的试验参数中，进行汽车轮胎金属异物安全危险检测识别能力的试验，其安全危险识别能力的仿真试验参数设置如表1所示。

表1 试验参数设置

控制单片机 MC98HC908系列微控制器

2.2 试验结果分析

试验过程中，利用两种不同的汽车轮胎金属异物安全危险识别方法同时在相同的工作环境中进行实验，针对不同的汽车轮胎金属异物的安全威胁评估方法以及试验环境，分析其金属异物安全危险识别能力的变化。

试验前,有必要记录被试轮胎的具体位置以及被金属异物破坏前后的详细状况。试验过程中，应该认真检查、记录每一个阶段下轮胎的安全状况。这当中具体包括轮胎受压、轮胎温度、外观变化以及安全情况等；记录各个阶段可以行驶的最大里程和最长时间。行驶试验结后，记其灵敏度和抗干扰情况。实验结果见下图。

图1 两种不同的汽车轮胎金属异物安全危险识别结果对比图

本文设计汽车轮胎金属异物的安全威胁评估方法，免去了以往汽车轮胎金属异物探测器所需的频繁校准。为汽车轮胎的安全威胁评估提供了高效、精准、方便的评估办法。经实际实验结果表明，该方法对于汽车轮胎金属异物的安全威胁识别，相比于传统方法，其灵敏度较高，抗干扰能力也比较强，可靠度强。

3 结束语

本文对汽车轮胎金属异物的安全威胁评估方法进行分析，依托金属异物探测与超声波技术的结合机制，根据汽车轮胎内部压力值的反馈与分析，对汽车轮胎内的出现的金属异物的安全威胁评估提出具体方法，实现本文设研究。希望本文的研究能够为汽车轮胎金属异物的安全威胁评估方法提供理论依据。