EP1419476B1

Interrogation method for passive sensor monitoring system

Abstract

A method of determining the frequency of a plurality of resonant devices (for example three SAW devices) includes determining optimal interrogation frequencies for each of the devices, the optimal interrogation frequencies having maximum power spectral densities, accumulating a plurality of responses for each sensor, performing discrete Fourier transforms on the sampling results to estimate the three resonant frequencies, and averaging the results of the Fourier transforms to provide an indication of resonant frequencies. The averaging step may include the calculation of a standard deviation and the rejection of any results which fall more than a pre-determined multiple of the standard deviation from the average frequency result. The frequency determined by the method may be employed to calculate the pressure and temperature of the sensor devices. The sensor devices may be located in a vehicle tire.

EP1419476B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 3

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Expired 23 August 2022, 4.1 years ago.

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14 claims: 14 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method of interrogating a plurality of resonant devices to determined the respective resonant frequencies of the devices comprising the steps of (1) determining for each resonant device, an optimal interrogation frequency;(2) repeat the interrogation of each resonant device a plurality of times as its respective optimal interrogation frequency as determined by step (1);(3) perform discrete Fourier transforms on the data accumulated as a result of step (2); and(4) determine the average of the frequencies derived from step (3). Procédé pour interroger une pluralité de dispositifs résonants afin de déterminer les fréquences résonantes respectives de ces dispositifs, comprenant les étapes de :(1) détermination, pour chaque dispositif résonant, d'une fréquence d'interrogation optimale ;(2) répétition de l'interrogation de chaque dispositif résonant une pluralité de fois à sa fréquence d'interrogation optimale respective, comme déterminé à l'étape (1) ;(3) exécution de transformées de Fourier discrètes sur les données accumulées suite à l'étape (2) ;et(4) détermination de la moyenne des fréquences obtenues à l'étape (3). Verfahren zum Abfragen einer Vielzahl von Resonanzvorrichtungen zum Ermitteln der jeweiligen Resonanzfrequenzen der Vorrichtungen, folgende Schritte umfassend: (1) Ermitteln einer optimalen Abfragefrequenz für jede Resonanzvorrichtung,(2) Wiederholen des Abfragens jeder Resonanzvorrichtung eine Vielzahl von Malen mit ihrer jeweiligen, wie in Schritt (1) ermittelten, optimalen Abfragefrequenz,(3) Durchführen diskreter Fourier-Transformationen an den Daten, die als Ergebnis des Schrittes (2) akkumuliert wurden,(4) Bestimmen des Mittelwertes der aus Schritt (3) erhaltenen Daten.
  2. 2
    A method according to claim 1, wherein step (4) includes determining the standard deviation for each of the average frequencies determined;rejecting any frequencies which vary from the average frequency by more than a predetermined multiple of the standard deviation;and re-calculate the average frequency after exclusion of the rejected data. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape (4) comprend la détermination de l'écart type pour chacune des fréquences moyennes déterminées ;le rejet de toutes les fréquences qui s'écartent de la fréquence moyenne de plus d'un multiple de l'écart type prédéterminé ;et le calcul, de nouveau, de la fréquence moyenne après exclusion des données rejetées. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (4) das Ermitteln der Standardabweichung für jede der ermittelten Durchschnittsfrequenzen, das Verwerfen jeder der Frequenzen, die von der Durchschnittsfrequenz um mehr als ein vorgegebenes Vielfaches der Standardabweichung abweicht, und das Neuberechnen der Durchschnittsfrequenz nach dem Ausschließen der verworfenen Daten umfasst.
  3. 3
    A method according to claim 1 or claim 2, wherein the optimal interrogation frequencies are determined by establishing the frequencies at which the signals from the resonant devices have a maximum power spectral density. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel les fréquences d'interrogation optimales sont déterminées en établissant les fréquences auxquelles les signaux des dispositifs résonants ont une densité maximale de spectre de puissance. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die optimalen Abfragefrequenzen durch das Feststellen der Frequenzen, bei denen die Signale von der Resonanzvorrichtung eine maximale Leistungsspektraldichte aufweisen, ermittelt werden.
  4. 4
    A method according to claim 3, wherein the maximum power spectral density is determined by frequency down-conversion, sampling the response at an intermediate frequency, and calculating discreet Fourier transforms. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la densité maximale de spectre de puissance est déterminée par transposition par abaissement de fréquence, échantillonnage de la réponse à une fréquence intermédiaire, et calcul de transformées de Fourier discrètes. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die maximale Leistungsspektraldichte durch Frequenz-Abwärtswandlung, Abtasten der Antwort auf einer Zwischenfrequenz und das Berechnen diskreter Fourier-Transformationen ermittelt wird.
  5. 5
    A method according to claim 3, wherein the maximum power spectral density is determined by means of a linear amplifier with automatic gain control, the optimal frequencies being chosen to maximise the ratio of peak value of the spectral density to average level of its side lobes. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la densité maximale de spectre dé puissance est déterminée au moyen d'un amplificateur linéaire à commande de gain automatique, les fréquences optimales étant choisies pour maximiser le rapport de la valeur crête de la densité du spectre sur le niveau moyen de ses lobes latéraux. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die maximale Leistungsspektraldichte mittels eines Linearverstärkers mit automatischer Verstärkungsregelung ermittelt wird und die optimalen Frequenzen gewählt werden, um das Verhältnis des Spitzenwertes der Spektraldichte zu dem Durchschnittspegel seiner Nebenzipfel zu maximieren.
  6. 6
    A method according to claim 3, wherein the maximum power spectral density is determined by use of a limiting amplifier, the frequencies being chosen to maximise the length of sensor response. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la densité maximale de spectre de puissance est déterminée en utilisant un amplificateur limiteur, les fréquences étant choisies pour maximiser la longueur de réponse du capteur. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die maximale Leistungsspektraldichte unter Verwendung eines Begrenzungsverstärkers ermittelt wird und die Frequenzen gewählt werden, um die Länge der Sensorantwort zu maximieren.
  7. 7
    A method according to any preceding claim, wherein the optimal interrogation frequencies lie within respective sub-bands of an ISM band. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fréquences d'interrogation optimales sont situées dans les sous-bandes respectives d'une bande ISM. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optimalen Abfragefrequenzen innerhalb der jeweiligen Teilbänder eines ISM-Bandes liegen.
  8. 8
    A method according to any preceding claim, wherein during the repetition of step 2 of claim 2, each signal received is down-converted, sampled and accumulated to provide a coherent accumulation of optimal interrogation frequencies. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pendant la répétition de l'étape 2 de la revendication 2, chaque signal reçu est transposé par abaissement de fréquence, échantillonné et accumulé pour effectuer une accumulation cohérente des fréquences d'interrogation optimales. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Wiederholens des Schrittes (2) des Anspruchs 2 jedes empfangene Signal, um eine kohärente Akkumulation optimaler Abfragefrequenzen bereitzustellen, abwärts umgewandelt, abgetastet und akkumuliert wird.
  9. 9
    A method according to claim 8, wherein coherent accumulation is achieved by using a common oscillator both in the receiver and transmitter synthesizers and a clock generator in a DPS chip. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'accumulation cohérente est effectuée en utilisant un oscillateur commun à la fois dans les synthétiseurs récepteur et émetteur et un générateur d'horloge dans une puce DPS. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die kohärente Akkumulation durch das Verwenden eines gemeinsamen Oszillators sowohl in dem Empfänger-Synthesizer als auch in dem Sender-Synthesizer und eines Taktgenerators in einem DPS-Chip erreicht wird.
  10. 10
    A method according to any preceding claim, wherein the number of repetitive interrogations in step 2 and the speed at which such interrogations are conducted is such that the total interrogation period is small in comparison with the period of any cyclical movement of the sensors relative to the interrogation equipment. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le nombre d'interrogations répétitives à l'étape 2 et la vitesse à laquelle ces interrogations sont effectuées sont telles que la période d'interrogation totale est réduite en comparaison de la période de tout mouvement cyclique des capteurs par rapport à l'équipement d'interrogation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der wiederholten Abfragen in Schritt (2) und die Geschwindigkeit, mit der solche Abfragen ausgeführt werden, derartig sind, dass die Gesamtabfrageperiode im Vergleich mit jeder zyklischen Bewegung des Sensors relativ zu dem Abfragegerät klein ist.
  11. 11
    A method according to any preceding claim, wherein each coherent accumulation is repeated at each interrogation frequency but with an additional phase shift of 90° introduced into the interrogation pulse during the second cycle of accumulation of the samples are taken with the delay during the second cycle of accumulation. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque accumulation cohérente est répétée à chaque fréquence d'interrogation, mais avec un déphasage supplémentaire de 90 ° introduit dans l'impulsion d'interrogation pendant le deuxième cycle d'accumulation et les échantillons sont prélevés avec retard pendant le deuxième cycle d'accumulation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede kohärente Akkumulation bei jeder Abfragefrequenz wiederholt wird, jedoch mit einer in den Abfrageimpuls während des zweiten Zyklus der Akkumulation eingeführten zusätzlichen Phasenverschiebung von 90° der Abtastungen, die während des zweiten Akkumulationszyklus mit der Verzögerung vorgenommen werden.
  12. 12
    A method according to any of claims 1 to 10, wherein the sampling rate is chosen in such a way that the sampling interval corresponds to a 90° phase shift at the intermediate frequency divided by an integer. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le taux d'échantillonnage est choisi de telle façon que l'intervalle d'échantillonnage correspond à un déphasage de 90° à la fréquence intermédiaire divisée par un entier. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Abtastrate auf eine solche Art und Weise gewählt wird, dass das Abtastintervall einer 90°-Phasenverschiebung auf der Zwischenfrequenz geteilt durch eine Ganzzahl entspricht.
  13. 13
    A method according to any preceding claim, wherein the determined frequencies are used to calculate pressure and temperature. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fréquences déterminées sont utilisées pour calculer la pression et la température. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ermittelten Frequenzen verwendet werden, um Druck und Temperatur zu berechnen.
  14. 14
    A method according to any preceding claim, wherein the resonant devices are SAW devices. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dispositifs résonants sont des dispositifs à ondes acoustiques de surface. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Resonanzvorrichtungen SAW-Vorrichtungen sind.