汽車輪胎金屬異物的安全威脅評估方法

張 馳，趙佳琪，田力夫

（遼寧工業大學，汽車與交通工程學院，遼寧 錦州 121000）

汽車經濟時代的來臨，改變的不僅僅是我們的出行方式，更使我們的生活方式甚至整個社會文明發生了改變[1]。同理，一個時代的經典核心技術的出現也會帶動整個行業的未來創新發展。伴隨家用汽車對現代摩登家庭日常出行方式的猛烈沖擊，汽車的安全性和環保性，已經不單單成為汽車產品功能的集中表現，更代表著未來車輛工程科學與有關交叉學科的交匯發展。智能化系統也在無處無刻地發揮著它們的功能，為人類社會創新發展、經濟快速發展保駕護航，同樣這也被廣泛地應用到汽車輪胎產品安全上[2]。將現代高新電子技術的發展成果加以應用到汽車輪胎上的汽車技術，必定會有力地推動安全、合理的汽車經濟時代的來臨。由于汽車在現實生活中的推廣和應用，汽車的安全性隨之受到社會各界極大的關注，這當中對于輪胎金屬異物的風險監測也愈來愈受到汽車生產單位的重視。

1 汽車輪胎金屬異物的安全威脅評估方法

1.1 超聲波定位金屬異物

對于汽車輪胎金屬異物的安全威脅評估，檢測輪胎是否發生明顯漏氣以及定位金屬異物是評估辦法的關鍵部分，其主要功能是將輪胎內金屬異物產生的氣流信號轉變為電信號[3]。按照其功能，選擇DYA-300-02Y系列的氣體流超聲波傳感器，在2米范圍內300kHz超聲波燃氣表探頭頻率波動固定在±7.5kHz～100kHz，主要用于超聲波檢測金屬異物的方向探測，超聲波作為氣體流量計,其靈敏度的承載驅動電壓為1000Vpp，距離范圍為0.5m，回波震蕩為30mV。工作峰值電壓小于900Vpp。

1.2 分析探測信號頻率及其波動值

經過超聲波檢測確定輪胎內存在金屬異物的時候，通過探測器發射的信號頻率，確定金屬異物自身所散射信號的波動值是否在正常范圍。其所使用的單片機的固定頻率為3M，采取經過16分頻為13.2kHZ的濾波作為探測器的標準信號源，在探測儀器的檢測終端，得到較為穩定的正弦濾波[4]。經單片機采樣分析整理后的幅值信號，將作為啟動/停止轉換器的檢測依據。

1.3 傅立葉變換和分析

通過啟動/停止轉換器將獲得的數據進行儲存，當數據達到一定額度的時候，就會對這些數據進行傅立葉變換和分析，進而得知汽車輪胎內金屬異物安全威脅程度。當儲存數據中出現符合安全威脅異常特征的數

據時，就說明探測到了嵌入汽車輪胎的金屬異物具備較高的危險性。探測器也會離開發出振鳴聲音以及閃光燈兩種報警信號，以便及時通知探測者馬上取出輪胎內的金屬異物。

2 實驗分析

為了保證本文提出的汽車輪胎金屬異物的安全威脅評估方法有效性，進行仿真試驗與結果分析。利用不同的汽車輪胎作為試驗對象，模擬汽車輪胎出現金屬異物的試驗環境，進行汽車輪胎金屬異物的安全威脅評估能力的試驗。對汽車輪胎的類型、金屬異物的類型、環境狀態工作環境、輪胎模塊每秒總功耗進行模擬。利用常規汽車輪胎金屬異物的安全威脅評估方法作為試驗對比對象，進行試驗。

2.1 試驗參數設置

為保證試驗的準確性，將兩種方法支持下的汽車輪胎置于相同的試驗參數中，進行汽車輪胎金屬異物安全危險檢測識別能力的試驗，其安全危險識別能力的仿真試驗參數設置如表1所示。

表1 試驗參數設置

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2.2 試驗結果分析

試驗過程中，利用兩種不同的汽車輪胎金屬異物安全危險識別方法同時在相同的工作環境中進行實驗，針對不同的汽車輪胎金屬異物的安全威脅評估方法以及試驗環境，分析其金屬異物安全危險識別能力的變化。

試驗前,有必要記錄被試輪胎的具體位置以及被金屬異物破壞前后的詳細狀況。試驗過程中，應該認真檢查、記錄每一個階段下輪胎的安全狀況。這當中具體包括輪胎受壓、輪胎溫度、外觀變化以及安全情況等；記錄各個階段可以行駛的最大里程和最長時間。行駛試驗結后，記其靈敏度和抗干擾情況。實驗結果見下圖。

圖1 兩種不同的汽車輪胎金屬異物安全危險識別結果對比圖

本文設計汽車輪胎金屬異物的安全威脅評估方法，免去了以往汽車輪胎金屬異物探測器所需的頻繁校準。為汽車輪胎的安全威脅評估提供了高效、精準、方便的評估辦法。經實際實驗結果表明，該方法對于汽車輪胎金屬異物的安全威脅識別，相比于傳統方法，其靈敏度較高，抗干擾能力也比較強，可靠度強。

3 結束語

本文對汽車輪胎金屬異物的安全威脅評估方法進行分析，依托金屬異物探測與超聲波技術的結合機制，根據汽車輪胎內部壓力值的反饋與分析，對汽車輪胎內的出現的金屬異物的安全威脅評估提出具體方法，實現本文設研究。希望本文的研究能夠為汽車輪胎金屬異物的安全威脅評估方法提供理論依據。