CN100592105C - 距离指示系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及距离指示系统和方法。距离指示系统包括广播电磁波(CWV)的收发器(100)和接收电磁波并与收发器隔开某一距离(DST)的应答器(400)。应答器适于关于收发器和应答器之间的距离感应电磁波的调制。还公开了方法(700)。

Description

距离指示系统和方法
技术领域
本新概念广泛地涉及距离测量的领域，更特别地，涉及用于通过使用电磁载波调制指示相关的结构构件之间的距离的系统和方法。
背景技术
主题系统和方法被广泛应用于各种各样的应用和环境中。适当的应用的一个例子是在例如诸如车辆的空气弹簧的相关流体悬挂构件上或与其一起使用主题系统和方法。下面将具体参照这种相关流体悬挂构件上的使用详细讨论主题系统和方法。但是，应特别理解，主题系统和方法能够适于更宽的应用，并且意图不在于限于该特定例子的适当的应用。
各种公知和常用的器件和配置已被并且正在被用于监视一个结构构件相对另一个结构构件的相对位置。例如，包含一个或更多个链接构件的机械链接传感器常被用于连接诸如车辆的悬挂部件及其相应的框架或主体的相邻结构构件。链接构件一般通过响应链接的移动变化的可变电阻器或其它的适当的部件动作。电子控制单元(ECU)或其它的适当的器件然后基于可变电阻器两端的电压的相应的变化或通过电阻器的电流的相应的变化确定一个结构构件相对另一个结构构件的相对位置。
不幸的是，这些配置具有一般与它们的连续使用有关的大量的问题和/或缺点。机械链接特别是与车辆的悬挂系统相关使用的机械链接的使用的一个问题是，链接频繁受到例如诸如可由来自路面的碎石导致的物理冲击。这可导致链接大大受损或被破坏，使得如果器件操作则其根本不再正确地操作。
机械链接传感器的另一问题是，其电子部件一般暴露于沿路面行进的车辆一般经受的苛刻的环境条件(例如，温度极端、水、污垢、盐)。作为这种暴露的结果，传感器的电子部件可受到侵蚀而无法正确地起作用。由于这些问题或其它问题中的一个或全部，机械链接传感器中的一个或更多个可能在任意给定的时间不操作。因此，一般需要定期检查和更换这些传感器。
机械链接传感器的另一缺点在于，它以与其它的悬挂部件分开的方式被安装。结果，在组装过程中安装这些部件一般要花费额外的时间和精力。并且，在产生用于安装和操作机械链接的间隙区域的过程中一般需要额外的精力。因此，这些传感器不利地需要用于安装和操作的大量的工作和空间。
作为机械链接传感器的替代方案，利用穿过流体介质的一般为超声频率的声音或压力波的非接触传感器已被用于确定一个结构构件相对另一个结构构件的相对位置。这种应用的一个例子包含被用于确定诸如空气弹簧的流体悬挂构件的高度的超声传感器。在这种使用中，超声传感器在空气弹簧的一个端部构件上被支撑，并通过空气弹簧的弹簧室向相对的端部构件发送超声波。这些波被相对的端部构件的适当的特征构件反射回来，并且其间的距离以常规的方式被确定。
这种配置优于机械链接的一个优点在于，超声传感器至少部分免受冲击和暴露。但是，使用超声传感器也存在大量的缺点。一个这种缺点在于，这些传感器相对较贵，这趋于不希望地增加制造成本。并且，由于冲击或暴露而确实受损的传感器的更换成本也会增加。
另一缺点在于，超声传感器需要适于将超声波反射回传感器用于确定其间的距离的目标。如果这种目标没有被设置，那么超声波将不被正确地反射回来，因此不能够正确地确定距离。因此，为了适当地操作超声传感器必须设置目标区域。但是，在产品的设计约束限制包含目标区域的可能性的情况下，这是特别有问题的。在现有的产品没有适当的目标区域的情况下，对于现有产品配备超声传感器也是有问题的。
发明内容
提供根据本新概论的距离指示系统，该距离指示系统包括广播电磁波的收发器和与收发器隔开某一距离的应答器。应答器导致与距离相关的波的调制。
提供根据本新概念的用于在相关车辆上使用的相关空气弹簧的距离指示系统。相关空气弹簧包含被弹性材料壁固定在一起的第一和第二支撑构件，使得支撑构件响应施加到相关的空气弹簧上的负载相互相对移动。距离指示系统包括用于广播电磁载波的收发器。该系统还包括与收发器隔开某一距离并导致与距离相关的波的调制的应答器。所述收发器和所述应答器中的一个在第一和第二支撑构件中的一个上被支撑。
提供根据本新概念的空气弹簧组件，该空气弹簧包含上端构件和相对上端构件被隔开某一距离的下端构件。柔性弹簧构件在上下端构件之间被支撑。收发器在上下端构件中的一个上被支撑并广播电磁载波。应答器在上端构件和下端构件中的另一个上被支撑，并适于导致与收发器和应答器之间的距离有关的载波的调制。
提供根据本新概念的确定第一和第二结构构件之间的距离的方法，该方法包括设置在第一结构构件上支撑的收发器和设置在第二结构构件上支撑的应答器的步骤。其它的步骤包括广播电磁波和导致与收发器和应答器之间的距离有关的波的调制。其它的步骤包含检测波的调制的大小和确定收发器和应答器之间的距离。
附图说明
图1示意地示出根据本新概念的收发器的一个实施例。
图2示意地示出图1所示的收发器的替代性实施例。
图3是可作为图1中的收发器操作的电子电路的一个实施例的示图。
图4示意地示出根据本新概念的应答器的一个实施例。
图5是可作为图4中的应答器操作的电子电路的一个实施例的示图。
图6示出具有调制的波部分的电磁载波。
图7是示出根据本新概念的一种指示距离方法的步骤的流程图。
图8是具有在其上支撑的根据本新概念的高度指示系统的流体悬挂构件的部分截面侧视图。
图9示意性地示出根据本新概念的收发器的另一替代性实施例。
图10示意性地示出根据本新概念的应答器的替代性实施例。
图11示出使用频移键控调制的电磁载波。
图12示出使用相移键控调制的电磁载波。
图13示意性地示出可作为图10中的应答器操作的电子电路的一个实施例。
图14是示出根据本新概念的指示距离的另一个方法的步骤的流程图。
具体实施方式
现在更详细地参照附图，其中，各图仅用于说明本新系统的优选实施例、装置和/或方法，而不是用于对其进行限制，图1示意地示出收发器100，该收发器100和与该收发器相隔距离DST的应答器TSP一起使用。可以理解，应答器TSP仅是可与诸如收发器100的收发器协作的适当的应答器的代表，并且以下将更具体地讨论适当的应答器的示例性实施例的结构和操作。收发器100操作为例如向应答器TSP广播诸如电磁载波CWV的电磁信号。
收发器100包含与天线104电通信的载波发生器102。波发生器102适于向天线104输出电载波信号，该天线104又适于广播诸如例如与由波发生器102输出的载波信号对应的波CWV的电磁载波。调制检测器106也与天线104电通信并适于检测天线两端或沿天线的电学特性的调制。调制检测器输出诸如例如与天线两端或沿天线的调制的振幅对应的电压或电流的电信号。在图1中，调制检测器106例如向诸如电子控制单元(未示出)的另一电子器件、电路或系统输出一般由箭头110指示的在被传送之前被任选的放大器108放大的模拟信号。
在图1中还示出电源电路112。电源电路可作为收发器100的完全集成的电路的一部分、收发器100上支持的独立的电路或作为与收发器100完全分开的部件上的单独的电路形成。在图1所示的一个优选的实施例中，电源电路112作为收发器的完全集成的电路的一部分形成。但是，不管结构如何，电源电路112都适于从电源(未示出)向收发器100的部件提供适当地调节和控制的电力。这些部件可非限制性地包含在图1中被示为与电源电路112直接电连接的波发生器102。可以理解，例如，电源(未示出)可以是任意的适当的AC或DC电源，诸如电池(车辆或其它)、发电机或交流发电器、电子控制单元或功率控制模块。
一般地，收发器100的天线104如上所述广播或另外输出诸如例如如上所述的载波CWV的电磁信号。应答器TSP的天线ANT接收载波，本领域技术人员可以理解，该载波具有随距离改变的一种或更多种性能或特性。应答器操作为关于收发器和应答器之间的距离感应或另外导致载波的调制。在这种操作的一个例子中，本领域技术人员可以认识到，天线104和ANT在载波CWV的影响之下时用作松散地耦合地变压器的绕组。因此，一个天线的电性能或特性的瞬时变化将感应或另外导致沿另一天线或另一天线两端的相应的变化或调制。如下面将详细讨论的那样，该调制可被用于确定收发器和应答器之间的距离DST，或另外在其间传送数据。
收发器200的替代性实施例被示于图2中，并包含与天线204电通信的载波发生器202。载波发生器202适于向天线204输出电载波，该天线204从波发生器接收载波信号并适于广播诸如例如与由波发生器202输出的载波信号对应的波CWV的电磁载波。
调制检测器206也与天线204电通信并适于检测天线两端或沿天线的电学特性的调制。调制检测器输出与天线204两端或沿天线204的调制的振幅对应的模拟信号。但收发器200不是如收发器100中那样放大模拟输出，而是包含与调制检测器电通信的模数(A/D)转换器208。A/D转换器从调制检测器206接收模拟信号并将其转换成数字数据流。来自转换器208的数据流从而可以以典型的方式与诸如例如微控制器210或另一部件或系统通信。可以理解，包含微控制器210的这种器件或其它系统可以与收发器200集成或为另一单独的系统的一部分。例如，这种处理器可以与车辆数据总线通信或为该车辆数据总线的部件，该车辆数据总线诸如CAN总线、SAE J1850数据总线或其它车辆信息系统。
电源电路212被示于图2中。但是，可以理解，电源电路212可以如上所述以各种实现和/或配置的任意一种被设置以向电路200提供适当地调节和控制的电力。
载波发生器102和202适于输出适于作为电磁载波被相关天线广播的电载波信号。在一个优选的实施例中，由发生器102和202输出的电载波信号是具有基本上恒定的振幅和频率的正弦波，但很容易理解可以使用任意的适当的电载波信号。可以理解，由发生器输出的电信号可具有例如诸如约50～约100伏特的任意的适当的电压，并可具有例如诸如约100kHz～约30MHz的任意的适当的频率。在一个示例性实施例中，电信号具有约125kHz的频率和约100伏的振幅，但如上所述这些值可随着应用不同而改变。
可作为例如诸如收发器100的收发器操作的适当的电子电路300的一个实施例的示图被示于图3中，并包含载波发生器电路302、天线电路304、调制检测器电路306和放大器电路308。可以理解，电路302一般与图1和图2所示的发生器102和202对应，并且电路304、306和308分别类似地与天线104和204、调制检测器106和206和放大器108对应。另外可以理解，尽管没有提供其示意图，但A/D转换器208和微控制器210可以是本领域技术人员公知的典型的结构，并且本领域技术人员可将A/D转换器208与调制检测器206电连接。还可以理解，在电路300中没有设置与电源112和212对应的电源电路。但应理解，即使当一次电源包含伴随的调节和控制电路时，电路300也可替代性地包含电源电路，以保证进入的电力根据需要被调节和控制。并且，本领域技术人员可以理解，电路300可以以任意适当的方式的实现和/或通过使用任意适当的电路制造技术、例如在诸如硅晶片的整体衬底上的集成电路形成、或者可替代性地从离散的部件形成。
如图3所示，电路300包含各种常规的电气部件，这些电气部件非限制性地包含电阻器、电容器、二极管、操作放大器和电感器。可以理解，除非另有说明，这些部件为基本上标准的结构并且是可通过一般的方式得到的。另外，电路300的各部分在一个或更多个共用点上与电源(未示出)或电源电路(未示出)的正端子连接。这样连接的电路300的各部分在整个电路图中统一由端子箭头(terminalarrow)310指示。类似地，电路的各个部分与共用的接地点连接并且这些部分统一由端子箭头312表示。
如上所述，电路300包含多个操作放大器(运算放大器)。本领域技术人员可以理解，运算放大器通过使用具有常规的管脚(pin)结构的符号在图3中被示意性地示出。尽管这些管脚没有被附图标记单独地示出，但各运算放大器包含反向电源电压管脚(SV管脚)、正输入管脚(PI管脚)、负输入管脚(NI管脚)和输出管脚(OT管脚)。适当的运算放大器的一个例子可作为件号LM248从Texas，Dallas的Texas Instruments公司得到。
波发生器电路302包含运算放大器314、电阻器316～324和电容器326。运算放大器314具有在端箭头310a和320a上连接的SV管脚。OT管脚与通过电阻器316和318在端子箭头310b和312b之间形成的分压器连接。OT管脚通过电阻器320和322与分压器连接，并由于连在电阻器320和322之间的运算放大器314的PI管脚形成反馈回路。另外，运算放大器的OT管脚通过电阻器324和电容器326与端子箭头312c上的接地点连接。由于电阻器324和电容器326之间的运算放大器的NI管脚的连接，反馈回路由OT管脚形成。
电载波信号由运算放大器314的OT管脚输出并沿引线328被传送给天线电路304。天线电路304包含通过电感器332与端子箭头312d上的接地点电通信的电容器330。电感器在图3中由标准的符号表示。但应理解，天线的调谐或优化会是所希望的，并且，在这些情况下，电感器可形成为特定的形状或配置，例如诸如矩形。在一个示例性实施例中，电感器332是形成为圆形或环形的线圈。
调制检测电路306通过连在电容器330和电感器332之间的引线334与天线电路304电通信。引线334通过二极管338和电容器340与运算放大器336的NI管脚电通信。运算放大器336具有连在端子箭头310c和312e上的SV管脚。由通过二极管344和电阻器346连接的引线342在运算放大器336的OT和NI管脚之间形成反馈回路。运算放大器336的PI管脚分别通过电阻器348和二极管350连在端子箭头310d和312f之间。二极管350在图3中被示为齐纳二极管。另外，端子箭头312f通过电阻器352经由引线334与运算放大器336的NI管脚连接。单独地通过电容器354和电阻器356中的每一个沿引线334连接端子箭头312g。
放大器电路308通过引线358与调制检测电路306电连接。放大器电路308包含第一运算放大器360，并且引线358从运算放大器336的NI管脚和电容器340之间的引线334连接到其PI管脚上。运算放大器360具有连在端子箭头310e和312h上的SV管脚。通过连在运算放大器360的OT和NI管脚之间的引线362形成反馈回路。二极管364沿引线362被连接，并且运算放大器360的NI管脚还通过电阻器366与端子箭头312i连接，并通过电容器368与端子箭头312j连接。第二运算放大器370的PI管脚通过引线372连接到二极管364和运算放大器360的NI管脚之间的引线362上。输出连接器374通过输出引线376连接到运算放大器370的OT管脚上。使用连在NI管脚和来自OT管脚和输出连接器374之间的引线376之间的引线378，形成反馈回路。可以理解，输出连接器374一般用作图1所示的通信箭头110的接口。这样，连接器374可以为任意的适当的类型、种类和/或结构。
应答器400被示于图4中，并包含天线402、电源电路404和分路406。一般地，应答器400将与收发器100或200中的一个相隔某一距离，并与其一起操作。具体而言，天线402适于接收由收发器的天线广播的电磁载波CWV。电磁载波在天线两端或沿天线引起电输出。该电输出被传送给电源电路404，该电源电路404收集电输出并周期性地向分路电路406供电。当被供电时，分路电路使天线402短路。这导致天线402的电磁性能的变化，例如诸如大大降低天线的感应系数。例如，天线402的电磁性能的变化在诸如收发器100或200的相应收发器的天线两端或沿该天线引起相应的变化。正是这种相应收发器的天线两端或沿该天线的变化被例如诸如调制检测器106或206的收发器的相关调制检测器检测到。
在一个示例性实施例中，应答器400的天线402包含感应元件(未示出)。电磁载波正是在该感应元件两端或沿该感应元件引起被传送给电源电路404的电输出。包含电势和/或电流的电输出在电源电路404内蓄积，一旦在电源电路内蓄积了预定量的电能，该电源电路404就又将电能脉冲传送给分路电路406。电能脉冲导致分路电路406在天线402的感应元件两端形成电短路。感应元件两端的短路将其感应系数降低为约零。本领域技术人员可以认识到，由于两个元件用作松散地耦合的变压器，因此这将在相关收发器中的天线的感应元件两端或沿该感应元件导致相应的变化。正是该相应的变化被调制检测器监视到。这种感应的场调制一般由图4中的正弦波IFM指示。
可作为应答器400操作的适当的电子电路500的一个实施例的示图被示于图5中，并包含天线电路502、电源电路504和分路电路506。一般地，天线502与图4中所示的天线402对应。类似地，电源电路504与电路404对应，并且分路电路506与分路电路406对应。如上所述，本领域技术人员可以认识到，电路500包含各种常规的电气部件，这些电气部件非限制性地包含电阻器、电容器、二极管、运算放大器和电感器。可以理解，除非另有说明，这些部件为基本上标准的结构并且是可通过一般的方式得到的。另外，电路500可以以任意适当的方式的实现和/或通过使用任意适当的电路制造技术、例如在诸如硅晶片的整体衬底上的集成电路形成、或者可替代性地从离散的部件形成。而且，电路500的各个部分与共用的接地点连接，并且这些部分统一由端子箭头508表示。
天线电路502包含在引线514和516之间并联的电容器510和电感器512，后一引线516连接到邻近电感器512的端子箭头508a上。电感器在图5中由标准的符号表示。但应理解，天线的调谐或优化会是所希望的，以例如导致其可与天线电路304的电感器332协作。在这种情况下，电感器可形成为特定的形状或配置，例如诸如形成为矩形、圆形或环形的线圈。
电源电路504通过引线514和516与天线电路502连接。二极管518和电阻器520沿引线512串联连接。晶体管522和电容器524并联在引线514和516之间。晶体管522的集电极端子522c沿引线514被连接，并且晶体管的发射极端子522e沿引线516被连接。引线526将晶体管522的基极端子522b通过二极管528连接到引线514上。在一个示例性实施例中，如本领域技术人员公知的那样，二极管518是肖特基二极管，并且晶体管522是标准的n-p-n晶体管。
分路电路506通过引线530与电源电路504连接，该引线530从集电极端子522c附近的引线514延伸。引线530用作由在引线530和端子箭头508b之间连接的电阻器532和534形成的分压器的上分支(leg)。分路电路还包含运算放大器536。运算放大器的一个SV管脚通过引线538与引线530连接，并且另一SV管脚与端子箭头508c连接。引线540从电阻器532和534之间通过连在其间的电阻器542连接到运算放大器536的PI管脚上。通过引线544在运算放大器536的OT和PI管脚之间形成反馈回路，该引线544通过电阻器546形成连接。运算放大器536的OT管脚还通过引线548与端子箭头508d连接，该引线548通过电阻器550和电容器552连接。运算放大器的NI管脚通过引线554从电阻器550和电容器552之间连接到引线548上。继电器556在图5中被示为连在运算放大器536的OT管脚和邻近与电感器512相对的电容器510的引线514和516之间。可以理解，例如诸如场效应晶体管(FET)的任意的适当的开关型器件可被用作继电器556的替代物。
应答器天线502被引入收发器RF场中，该收发器RF场导致在天线502两端引入电压。该电压穿过二极管518到达电源电路504，该电源电路504调节引线530上的电压以用于正确地操作分路电路506。电阻器532和534分割来自引线530的电压，该电压与来自引线554的NI管脚上的电压相比较。电阻器550和电容器552控制沿引线554的NI管脚上的电压增加的速率。一旦沿引线554的电压增加到取自电阻器546和542之间的PI管脚上的电压之上，运算放大器536的OT管脚上的输出就被打开。这又导致继电器556(或例如诸如FET的另一适当的器件)与接地点短路，这将使天线502短路。天线的短路将降低收发器上的电压以产生可测量的变化以得到距离。
图6示出具有标准正弦波形和由电压V表示的初始振幅的电磁载波CWV的调制的一个示例性形式。载波对于间隔DT被调制，在该间隔DT中其振幅如尺寸DV所示的那样减小。电压V的适当范围的一个例子是约50～150伏。由尺寸DV指示的振幅调制的相应范围的一个例子是约10～1000毫伏。振幅调制可对于例如诸如约0.1～5毫秒的任意适当的持续周期或间隔DT发生。如上所述，载波CWV可具有例如诸如约100kHz～14MHz的任意的适当的频率。这种调制一般被本领域技术人员称为背散射调制，并可用于应答器和收发器之间的通信。
背散射调制的公知的用途的一个例子是用于射频识别(RFID)系统的领域中。但是可以理解，本新概念与常规的RFID应用明显不同。特别地，常规的RFID系统被用于传送在一次性标签内编码的数据。与物体有关的标签并且一般是数据包含该物体专有的一个或更多个细节。一般地，RFID系统不关心确定标签与系统的其它部件的距离。这些RFID系统主要关心读取在标签内编码的数据。
操作的一个示例性方法700被示于图7中，并包括以相互隔开的关系设置例如诸如收发器100或200和应答器400的收发器和应答器的第一步骤702。另一步骤704包含从收发器的天线向应答器的天线广播例如诸如载波CWV的电磁载波。另一步骤706包含在应答器的天线上或沿该天线接收载波。由于电磁波的接收和影响导致沿电感器和/或在电感器两端产生电能是本领域技术人员公知的。这里，任选的步骤708包含收集由于电磁载波的接收导致的沿应答器的天线和/或在该天线两端产生的电能。另一步骤710包含选择性地将应答器的天线分路并由此导致收发器的天线经受例如诸如瞬时电压降的其电性能中的一个或更多个的调制。另一步骤712包含沿天线或在天线两端检测电性能的调制。另一步骤714包含至少部分基于步骤712中的电性能的调制确定收发器和应答器之间的距离。另一步骤716包含输出指示在步骤714中确定的距离的信号。
利用本新概念的应用的一个例子基于图8所示的流体悬挂构件800并与其相关。具体而言，流体悬挂构件是具有常规的活塞和滚动波瓣(rolling lobe)结构的空气弹簧。但应理解，在不背离本新概念的条件下，可以使用任意的适当的类型、型号、种类和/或结构的流体悬挂构件。流体悬挂构件800包含例如诸如顶板802的第一端部构件、与第一端部构件隔开的例如诸如活塞804的第二端部构件、和在其间被支持以基本上限定例如诸如流体室808的内部体积的例如诸如柔性套筒806的柔性构件。
收发器810在流体室808内的顶板802上被支撑，并且应答器812以与收发器隔开的关系在活塞804上被支撑。活塞804包含沿其移动柔性套筒806的外缘壁814和中心内壁816。内壁在图8中被示为基本上为凹形的或碟形的并形成内部凹槽818。内壁816具有侧壁部分820和在其上固定应答器812的底壁部分822。应答器812可以以任意的适当的方式、例如诸如通过粘接剂或使用机械紧固件被固定到内壁816上。作为替代方案，应答器812可如应答器812′指示的那样被铸入或另外形成到内壁810内。可以理解，收发器810一般代表任何的适当的收发器，诸如例如非限制性包含收发器100和200的这里公开的各种收发器的任一种。类似地，应答器812一般代表任何的适当的应答器，诸如例如非限制性包含应答器400的这里公开的各种应答器。
一旦电磁载波CWV被应答器812广播和接收，沿例如诸如应答器400的天线电路402的天线和/或在该天线两端产生的电能用于如关于电源电路404说明的那样至少周期性地向应答器供电。作为替代方案，电能可由电池或其它的适当的电源提供。一旦应答器812被供电，例如诸如应答器400的分路电路406的分路电路就周期性将应答器812的天线分路，这导致例如收发器810的天线诸如在天线104或204中经受调制。应答器和收发器的天线之间的相关关系已在上面被讨论，并且仅仅出于解释的目的一般由图8中的正弦波IFM代表。如本领域技术人员公知的那样，调制的一个或更多个特性或性能将直接与应答器和收发器之间的距离对应或在数学上与其相关。因此，收发器检测调制并输出指示收发器和应答器之间的距离的信号。但应理解，在不背离本新概念的条件下，可以使用以上说明的操作模式以外的操作模式。
收发器900的另一替代性的实施例被示意性地示于图9中。收发器900包含与天线904电通信的载波发生器902。与上述的波发生器102和202类似，波发生器902适于向天线输出电载波信号，该天线又广播相应的载波CWV。调制检测器906与一般与波发生器902相对的天线904电连接。调制检测器906与上述的检测器106和206的类似之处在于，检测器906适于检测沿天线或该天线两端的电特性或性能的调制。但调制检测器906与检测器106和206不同之处在于，检测器906适于输出与沿天线电路904或天线电路904两端的调制对应的数字信号DSG、而不是如检测器106和206中那样输出与调制的振幅对应的具有诸如电压或电流水平的性能的模拟信号。数字信号DSG被传送给例如诸如数字信号处理器或微控制器908的适当的数字器件，该数字器件可操作为转换、解码和/或分析数字信号DSG并输出指示收发器和相关应答器之间的距离的相应信号。由微控制器908输出的信号如箭头910指示的那样被传送给下游的系统或器件。
另外，与波发生器902电通信的电源电路912被示于图9中。可以理解，在其它的实施例中，电源电路912也可或替代性向收发器900的其它部件中的一个或更多个提供电力。例如，如上面关于图1的收发器100的电源电路112讨论的那样，电路912可采取与收发器900的其它部件集成或分开的任意的适当的形式、形状或结构。适当的收发器的一个例子是可从Arizone，Chandler的Microchip Technologies公司得到的名称或项目号为MCRF 200的收发器。
适于与收发器900关联使用的应答器的一个例子在图10中被示为应答器1000。一般地，如上面详细说明的那样，应答器1000与诸如收发器900的收发器组合操作，以确定其间的距离并输出指示该距离的信号。但是，在以上的实施例中，诸如收发器100或200的收发器基于沿其天线或该天线两端的调制的振幅确定两个部件之间的距离。诸如应答器400的相关应答器的主要操作是要完成或导致这种调制。这里，收发器900和应答器1000的操作基于本新概念并利用上面关于其它实施例讨论的操作的相同的基本原理。但是，应答器1000可操作为至少部分地例如诸如通过使用数字处理器件确定两个部件之间的距离。因此，与距离对应的数字数据和/或例如诸如识别码或识别号的其它数据将至少从应答器被传送给收发器。如以下讨论的那样，这种数据传送、通信和/或交换可采取任意的适当的形式，这些形式非限制性地包含直接数据传送和编码数据传送。
如以下详细讨论的那样，从图10～14可以理解，这种结构在构造和操作方面与以上的实施例不同。应答器1000包含适于接收例如诸如可被收发器900的天线904广播的电磁载波CWV的天线1002。如上面详细地说明的那样，载波CWV包含沿天线1002和/在天线1002两端引起电能输出。电能输出被传送给与天线电通信的电源电路1004和定标器(scaler)1006。一般地，如上面说明的那样，电源电路收集电能的至少一部分，并周期性地对应答器的一个或更多个部件供电。
定标器1006操作为降低或另外按比例缩小通过其中的来自天线1002的信号的例如诸如电压或电流水平的一个或更多个电特性或性能。定标器1006将优选调节来自天线1002的信号，用于由与定标器和电源电路电通信的数字信号处理器或微控制器1008接收和使用。但是，优选地，在执行电信号的这种降低或按比例缩小时，使得相对于来自天线的初始信号保持按比例缩小的信号的关系。这样，微控制器1008可被用于确定例如诸如收发器900的相关收发器和应答器1000之间的距离。如上所述，本领域技术人员可以理解，电磁波的一种或更多种性能根据其间的公知的关系随行进距离改变。
如上所述，电源电路1004周期性地向应答器的一个或更多个电路或部件供电。由电源电路供电的一个这种部件是确定由定标器1006输出的信号的振幅或其它的电特性或性能的微控制器1008。该振幅或其它性能将与收发器和应答器之间的距离具有直接或其它的数学关系。因此，微控制器可确定实际距离值，并然后操作为将其传送回收发器。作为替代方案，微控制器可简单地操作为传送由定标器输出的信号的振幅或其它性能而不特别地确定实际距离值。在该替代性例子中，一旦来自定标器的信号被传送回收发器，其中的微控制器就可转换或计算实际的距离值。
一旦微控制器1008被供电并确定了由定标器1006输出的信号的特性或性能，微控制器就操作为选择性地激活分路电路1010，以将优选非限制地包含与距离值对应的数据或由定标器输出的信号的数据传送回相关的收发器。当被激活时，分路电路1010在电学上使天线1002短路，该天线1002又引起例如诸如收发器900的天线904的相应收发器的天线两端或沿该天线的调制。收发器和应答器的天线之间的相关关系已在上面被详细讨论，并且一般由图10中的正弦波IFM指示。
在一个示例性实施例中，通过选择性地致动分路电路1010的微控制器1008的操作，信号值或实际距离值作为来自应答器的数据被传送回收发器。从应答器向收发器的数据传送可以为任意的适当的形式或类型，诸如与信号或距离值直接对应的二进制数据流。作为替代方案，例如，数字传送可被编码以使由于干扰导致的损失最小化。各种各样的编码方案是已知的并且可被使用，这些编码方案例如为诸如使用频移键控(FSK)和相移键控(PSK)的编码方案。FSK和PSK均是本领域技术人员所公知的。使用FSK调制的载波CWV的例子被示于图11中，并包含在高振幅状态HST和低振幅状态LST之间调制的波CWV。调制可用于以任意的适当的方式传送数据，该方式例如诸如使8周期移位FS1与零(0)值对应并使10周期移位FS2与一(1)值对应。这样，二进制数据流可在应答器和收发器之间被传送。使用PSK调制的载波CWV的例子被示于图12中，并且也包含在状态HST和LST之间调制的载波CWV。从图12可以清楚地看出，载波被移位的频率保持恒定，诸如在一个周期在HST上，在下一个周期在LST上，在再下一周期在HST上，等等。但是，为了传送数据，相位可被移位，使得两个周期在相同的状态下出现。在一个例子中，各相移PST代表二进制数据流中的零(0)。在另一例子中，各移位PST代表数据值变化(从0～1或从1～0)。但应理解，任意的其它的适当的调制和/或数据传送技术可被替代性地使用。
适于用作应答器1000的电路1100的一个实施例的示图被示于图13中。该电路包含天线电路1102、电源电路1104、定标器1106、微控制器1108和分路电路1110。一般地，天线电路1102与图10中所示的天线1002对应。类似地，电源电路1104与电路1004对应，定标器1106与定标器1006对应，微控制器1108与微控制器1008对应，并且分路电路1110与分路电路1010对应。
如上所述，本领域技术人员可以认识到，电路1100包含各种常规的电气部件，这些电气部件非限制性地包含电阻器、电容器、二极管、电感器、晶体管和其它公知的部件。可以理解，除非另有说明，这些部件为基本上标准的结构并且是可通过一般的方式得到的。另外，电路1100可以以任意适当的方式的实现和/或使用任意适当的电路制造技术、例如在诸如硅晶片的整体衬底上的集成电路形成、或者可替代性地从离散的部件形成。而且，电路1100的各个部分与共用的接地点连接，并且这些部分统一由端子箭头1112表示。
天线电路1102包含在引线1118和1120之间并联的电感器1114和电容器1116。端子箭头1112沿电感器附近的引线1112被连接，该电感器在图13中由标准的符号表示。但应理解，天线的调谐或优化会是所希望的，以导致其可与例如诸如收发器900的天线904的另一天线协作。在这种情况下，电感器1114可形成为特定的形状或配置，例如诸如形成为矩形、圆形或环形的线圈。
电源电路1104通过引线1118和1120与天线电路1102连接。二极管1122和电阻器1124沿引线1118串联连接。晶体管1126和电容器1128并联在引线1118和1120之间。晶体管1126的集电极端子1126c沿引线1118被连接，并且晶体管的发射极端子1126e沿引线1120被连接。引线1130将晶体管1126的基极端子1126b通过二极管1132连接到引线1118上。在一个示例性实施例中，如本领域技术人员公知的那样，二极管1122是肖特基二极管，并且晶体管1126是标准的n-p-n晶体管。
微控制器1108通过引线1134与电源电路104连接，该引线1134从邻近集电极端子1126c的电阻器1124和电容器1128之间与引线1118连接。另外，微控制器1108通过定标器1106由引线1136与引线1120电连接。微控制器1108可以为任意的适当的类型或配置。适当的微控制器的一个例子是可从Texas，Austin的FreescaleSemiconductor公司得到的名称或项目号为68HC05L25的微控制器。该微控制器包含处理器、存储器和时钟。另外，定标器1106可采取任意的适当的形式或配置。
分路电路1110包含连在天线电路1102的引线1118和1120和与微控制器1108电通信的引线1140之间的继电器1138。可以理解，例如诸如场效应晶体管(FET)的任意的适当的开关型器件可被用作继电器1138的替代物。
操作方法1200的一个示例性实施例被示于图14中，并包括以相互隔开的关系设置例如诸如收发器900和应答器1000的收发器和应答器的步骤1202。另一步骤1204包含从收发器的天线向应答器的天线广播电磁载波。另一步骤1206包含在应答器的天线上或沿该天线接收载波。任选的步骤1208包含收集沿应答器的天线和/或在该天线两端产生的电能。
方法1200的另一步骤1210包含将来自应答器的天线的电信号缩放到适于被处理器或微控制器使用的大小。另一步骤1212包含基于缩放的电信号输出确定距离和与距离对应的值中的一个。另一步骤1214包含产生与距离和与距离对应的值中的一个对应的数据。任选的步骤1216包含对产生的数据进行编码。另一步骤1218包含选择性地将应答器的天线分路以调制收发器的天线以传送数据。另一步骤1220包含检测收发器的天线的调制。另一步骤1222包含输出与检测的调制对应的数据。另一任选的步骤1224包含以可与任选的编码步骤1216协作的方式对数据进行解码。另一步骤1226包含输出指示距离的数据或其它数字信号。
虽然已参照以上的实施例说明了本发明并且这里相当多的强调放在公开的实施例的构成部分之间的结构和结构相关关系上，但可以理解，在不背离本发明的原理的条件下，可以提出本发明的其它实施例，并且可在示出和说明的实施例中提出许多变化。很显然，其它人在阅读并理解前面的详细说明时能够想到多种变更方式和修改。因此，应当理解，以上的描述性的方式只应被解释为对本发明的解释而非限制。因此，本发明应被解释为包含在所附的权利要求及其等同物的范围内的所有这些变更方式和修改。

Claims (10)

1.一种用于在相关车辆上使用的空气弹簧的距离指示系统，该相关的空气弹簧包含被弹性材料壁固定在一起的第一和第二支撑构件，使得支撑构件响应施加到相关的空气弹簧上的负载相互相对移动，所述距离指示系统包括：
用于广播电磁波的收发器；和
与所述收发器隔开某一距离并导致与所述距离有关的所述波的调制的应答器；
所述收发器和所述应答器中的一个在第一和第二支撑构件中的一个上被支撑。
2.根据权利要求1的距离指示系统，其中，所述调制与所述距离具有比例关系。
3.根据权利要求1的距离指示系统，其中，所述调制被用于从所述应答器向所述收发器传送数据，使得所述数据与所述距离具有相应的关系。
4.根据权利要求1～3中的任一项的距离指示系统，其中，所述收发器和所述应答器包含天线，并通过所述天线被磁感应耦合。
5.根据权利要求4的距离指示系统，其中，所述应答器包含适于通过所述感应耦合从所述收发器收集电能以向所述应答器供电的电源电路。
6.根据权利要求1～3中的任一项的距离指示系统，还包括：
上端构件；
相对所述上端构件被隔开的下端构件；
在所述上下端构件之间支撑的柔性弹簧构件；
所述收发器在所述上端构件和所述下端构件中的一个上被支撑；以及
所述应答器在所述上端构件和所述下端构件中的另一个上被支撑。
7.根据权利要求6的距离指示系统，其中，所述上端构件在相关车辆的第一部分上被支撑，并且所述下端构件在相关车辆的第二部分上被支撑。
8.一种确定被空气悬挂组件的柔性弹簧互连的第一和第二结构构件之间的距离的方法，所述方法包括以下步骤：
a)设置在第一结构构件上支撑的收发器；
b)设置相对收发器被隔开的支撑的应答器；
c)广播电磁波；
d)导致与所述收发器和所述应答器之间的距离有关的所述波的调制；
e)检测所述波的所述调制的大小；和
f)确定所述收发器和所述应答器之间的所述距离。
9.根据权利要求8的方法，其中，步骤d)包含使用所述应答器和所述收发器之间的磁感应耦合导致所述波的所述调制。
10.根据权利要求8或9的方法，其中，在步骤d)和步骤e)之前执行步骤f)，并且，所述方法还包括产生与所述距离对应的数据并将所述数据传送给所述收发器的步骤。
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