小。
[0023] 径向力波动是指轮胎在正转或反转的一个或多个转动周期内径向受力的峰峰值 (单位；脚；径向力1~10次谐波（RFH1~RFH10)是指由力波动试验得到的轮胎径向力与 轮胎旋转角度的关系曲线是一条谐振曲线，对轮胎正转或反转的一个或多个转动周期内的 径向力受力波形用傅里叶分析把它们分解成1次到10次谐波，其中原波的1次成分叫做 一次谐波（RFH1)或者叫基波（单位；脚；侧向力波动（LFV)是指轮胎在正转或反转的一个 或多个转动周期内侧向受力的峰峰值（单位；脚；侧向力1~10次谐波（LFH1~LFH10) 是指由力波动试验得到的轮胎侧向力与轮胎旋转角度的关系曲线是一条谐振曲线，对轮胎 正转或反转的一个或多个转动周期内的侧向力受力波形用傅里叶分析把它们分解成1次 到10次谐波，其中原波的1次成分叫做一次谐波（RFH1)或者叫基波（单位；脚；侧向力偏 移（LSFT)是指轮胎在正转或反转的一个或多个转动周期内侧向受力积分的平均值（单位： 脚。
[0024] 如图10所示，为本发明的轮胎均匀性检测装置的结构示意图，上、下轮辆2与主轴 1的轴线重合，下轮辆2与主轴1 一体，上轮辆3为上下可自由运动。负荷轮5轴线与主轴 1的轴线平行，测试前上轮辆3、负荷轮5远离主轴1，分别处于各自的原点位置。测试时，轮 胎加载到下轮辆2上，上轮辆3下降，上下轮辆相对位置被锁定并夹持轮胎4,轮胎4充气， 并使轮胎4内部压力保持恒定。轮胎4依靠充气压力与上下轮辆固定，该样在主轴1旋状 过程中不会发生轮胎4与上下轮辆的相对错位。负荷轮5水平向左靠近并接触轮胎4,对轮 胎4施加恒定压力，轮胎4与负荷轮5通过摩擦力保持恒定转速转动，主轴1与轮胎4的相 对位置不变，则主轴1与轮胎4W相同角速度转动。
[0025] 对轮胎4和负荷轮5之间的受力进行分析，包括径向力、侧向力和切向摩擦力，由 于摩擦力是负荷轮5的驱动力，所W该里不研究，因为径向力、主轴1轴线、负荷轮5轴线、 力传感器6平面W及轮胎4与负荷轮5的接触面中屯、都在同一平面内，所W建立了如图的 二维的正交力系来做力分析。
[0026] 二维正交测力传感器6设置在图中负荷轮5的两个端点处，是负荷轮5中轴的两 端支撑点，负荷轮5向轮胎4施加负载且二者轴线平行，传感器6与轮胎4受力如图11所 示，轮胎4的径向力Fr等于上下测力传感器6的X方向力之和，也即F3+Fs，侧向力Fi等于 上下传感器6的Y方向力之和，也即F2+F4。
[0027] 在若干个转动周期之后，负荷轮5和轮胎4停止转动，轮胎4放气，上轮辆3和负 荷轮5水平退回到复位位置，传感系统信号处理器将采集到的所有数据进行计算，得到被 测轮胎的各项均匀性指标，完成均匀性的测试。
[002引本发明的传感器包括圆环电容单元组和条状电容单元组，所述圆环电容单元组用 于测切向力和法向力的大小，所条状电容单元组用于测量切向力的方向，所述条状电容单 元组设置在基板圆环电容单元组外的四角。圆环电容单元组包括两组W上圆环电容单元 对，所述圆环电容单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容单元组包括X方向差动电 容单元组和Y方向差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包 括两个W上相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块采用由两个W上的条状电容 单元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下 极板的感应电极。所述每个圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，所述每 个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，条状电容单元的驱动电极长度大于感应 电极长度，条状电容单元的驱动电极长度两端分别预留左差位5g和右差位5t，bMg=b。 5t+ 5g，其中为条状电容单元的驱动电极长度，为条状电容单元的感应电极长 度。所述条状电容单元的左差位5左=右差位5右，且5,1. >do'其中do为介质厚度， G为弹性介质的抗剪模量，Tym。,为最大应力值。所述两组相互形成差动的电容单元模块的 条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大小相同、 方向相反。所述圆环电容单元组包括n个同屯、圆环电容单元，其中3+fgs胃)，其中，ay为 平行板的长度，r目为圆环电容单元圆环的宽度，as胃相邻两圆环电容电容之间的电极间距。 所述电容单元模块采用梳齿状结构，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包 括m个条状电容单元，m? (VI-1)a平/ (a0+3s条），其中，a平为平行板的长度，as条为相 邻两条状电容单元之间的电极间距，a。条状电容单元的宽度。所述同屯、圆环电容单元的宽 度1'目和条状电容单元的宽度3。相等；条状电容单元电极间距aS^和圆环电容单元电极间 距as胃相等，所述条状电容单元的宽度a0 = ^，其中，d。为介质厚度，E为弹性介质的杨氏 模量，G为弹性介质的抗剪模量。所述圆环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过 一个引出线与传感系统信号处理器连接，所述圆环电容单元组的每个圆环电容单元的感应 电极单独引线与传感系统信号处理器连接，所述X方向差动电容单元组和Y方向差动电容 单元组的电容单元模块感应电极分别各自通过一个引出线引出与传感系统信号处理器连 接。所述圆环电容单元、电容单元模块和传感系统信号处理器之间分别设有中间变换器，变 换器用于设置电压或频率对电容的传输系数。
[0029] 下面结合附图1-9对本发明的推导和原理，对各部分形状、构造、各部分之间的相 互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细 的说明。
[0030] 1. 1电容公式及其输入输出特性
[0031] 平行板的初始电容为：
[003引C0=亞1^(1) 过0
[003引式中，e。真空介质电常数为8. 85PF/m，et= 2. 5为电介质的相对介电常数，A。为 上下极板初始正对面积。d。受0。的激励产生相对变形e。= 5。/屯=0。/6,代入（1)式 得到输入输出特性
[0034] Cn= ￡〇' 而^二 ￡〇 .￡r (2)
[0035] 1. 2法向应力作用下的线性度和灵敏度
[0036] 1. 2. 1法向线性度
[0037] 似式中F。在分母中，故C"=f(F。）的关系是非线性的。因转换量程中的最大值 曰》。占介质弹性常数E相比，e。是个很小的量，即分母中e。《1，将似式按级数展开并 略去二次方W上的局阶无穷小，可简化为：
[003引 C" =C0(1 + ￡) =C0(1+^)0)
[0039] 可见在C。与F。的转换特性中的法向线性度的最大相对误差接近于零。
[0040] 1. 2. 2 灵敏度
[0041] 按法向灵敏度的定义Sn= ^;
[00创而按似式则
[00 创 Snz二寮二C0.吉= €0.亩（4) A.巨
[0044] 按（3)式可得线性灵敏度，
[0045] Sni二C〇/ae=t【)"r/d(,E(5)
[0046] S"2随F。而变，F。愈大，S愈大，在整个转换特性上呈轻微非线性。
[0047] 1. 3切向位移和圆环电容器有效面积之间的关系
[0048] 针对同屯、圆环电容对进行分析，如图1所示，Ri为外圆半径，R2为内圆半径，r=圆 环宽度=大外圆半径Ri-内圆半径R2。给驱动电极一个切面上的力Fx，导致上下对应的驱 动电极和感应电极产生一个剪切错位，设屯为切面位移，错位面积为Sh和S%，电极板的初 始正对面积应为31化i2-R22)。图2为外同屯、圆环电容对外径圆分析图，移动前后两圆屯、距 离为屯，移动前后两圆屯、和两圆的交点形成一个菱形，可W计算S%的面积：
[00例 S外二S扇日-S扇