轮胎气压传感器
硅压阻式轮胎气压传感器电路设计
第５期 刘文光．硅压阻式轮胎气压传感器电路设计 硅压阻式轮胎气压传感器电路设计 刘文光 （青岛理工大学汽车与交通学院，山东青岛２６６０３３） 摘要：分析硅压阻式压力传感器工作原理并比较电流源和电压源供电方式下温度变化时的测量效果，指出电流源 供电电路所测结果不受温度变化的影响，可保证检测结果的真实性 硅压阻式压力传感器前置放大电路采用同相并 联差动放大及级联对称全耗尽ＣＭＯＳ运放，具有较高增益和共模抑制比、低功耗及可在高温环境下稳定工作的特点。 采用硅压阻式压力传感器可以满足轮胎气压检测的要求。 关键词：硅压阻式压力传感器ｌ电压源；电流源；放大器‘轮胎气压 中圈分类号：ＴＱ３３０．４ ９２；ＴＰ２１２．９ 文献标识码：Ｂ 文章编号ｇ１００６ ８１７１（２００６）０５ ０２９９—０３ 汽车轮胎气压传感器是轮胎气压实时检测的 关键设备，要求精度高、成本低、尺寸小且工作可 靠。硅压阻式压力传感器是利用单晶硅压阻效应 制成的器件，采用先进的半导体电子技术微细加 工，经激光微调，电桥零位输出电压小于士１ ｍＶ， 输出灵敏度一致且具有互换性，电路设计及调整更 方便。传感器元件一般是具有一定形状的应变元 件，受压力作用时，电阻发生变化，从而引起输出电 压变化。硅压阻式压力传感器的特点是灵敏度高、 测量范围宽、频率响应好、易于微小型化、工作可靠 和寿命长。由于硅压阻式压力传感器能满足轮胎 气压检测对传感器的要求，因此可用作轮胎气压传 感器。本文介绍硅压阻式压力传感器电路设计。 １工作原理及电源选择 硅压阻式压力传感器基本结构如图１所示， 其工作原理是将气体压力作用在硅膜上的应力分 布转换为硅片上选择性扩散制成的应变区内电阻 的变化。设半径为“的圆形薄硅膜片上作用均匀 压力（Ｆ），则硅膜中产生的径向应力（ ）和切向应 力（ ）分别为ｎ］： 一［（１＋ ）口 一（３＋ ）ｒ ］ （１） ＝ＡＥ＜１＋ ）口 一（１＋３ ）ｒ。］ （２） Ａ＝＝＝ 作者简介：刘文光（１９７７一），男，山东泰安人，青岛理工大学在 读硕士研究生，主要从事轮胎气压检测的研究。 信号输出端 信号输出端 ．一一 —／＼ ｜ （应变计区） 压力（，） （应变计区） 图ｌ 硅压阻式压力传感器基本结构 式中。 为泊松比，ｒ为离圆心的径向距离，ｈ为硅 膜厚度。 膜片内任一点的径向和切向应变分别为： ￡ 一 （１一 。）（口 一３ｒ。） （３） ￡ ＝ （１一 ）Ｃａ 一 （４） 式中，Ｅ为材料的弹性模量。 因膜片内应力不能超过许用应力［巩］，因此 膜片厚度应为 ＾一 （５） 在硅膜片上存在正负两个应力区，口Ｊ以设计 成压阻全桥，如图２所示。阻值均为Ｒ时。应变 区内沿径向和切向布置的电阻相对变化关系为 （ 一（ ） （６） 一ＫＥ （７） Ｒ … 式中，Ｋ为校正率，￡为应变量。
浅谈汽车轮胎压力监测系统(TPMS)
浅谈汽车轮胎压力监测系统(TPMS)
摘要:TPMS(轮胎压力监测系统)的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测,并对轮胎漏气和低气压进行报警,以确保行车安全。本文对目前世界上先进的汽车轮胎压力监测系统功能作了简要的介绍,重点介绍了汽车轮胎压力监测系统的分类、特点以及使用注意事项。
关键词:轮胎压力 自动检测 胎压传感器
汽车在高速行驶中,轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的,也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计,在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的,而在美国这一比例高达80%。怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。据国家橡胶轮胎质量监督中心的专家分析,保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。而TPMS—— 汽车胎压监视系统毫无疑问将是理想的工具。
1 TPMS简介
TPMS(Tire Pressure Monitoring System),即汽车轮胎压力监测系统,在每个轮胎上安装高灵敏度的传感器,于行车状态下对汽车轮胎气压、温度等进行动态监测,并透过传感器、智能单片机以无线方式发射到接收器,让驾驶人员能随时掌握轮胎气压和温度状况,以确保汽车行驶中的安全,在出现危险状况时给予警报,从而有效预防爆胎,是保障行驶安全的高科技产品。
安装了TPMS的汽车在当车辆的任何一个轮胎或多个以至四个轮胎的气压都比汽车制造商所规定的轮胎应充冷气压数值低25%或者更多时,在20min之内发出气压不足警示;只要汽车任何一个轮胎的气压值还处于上述气压不足的状况下,而且只要将点火开关设于开启的位置,不管发动机运行与否,汽车维持此气压不足的警示状态;点火开关一但被激活,发动机还没启动时,作为汽车启动前各功能部件指示灯巡检一项功能,低压警示装置也将显示。
2 TPMS分类
目前,轮胎压力监测系统主要分为两种类型。
一种为间接式(Wheel-Speed Based TPMS,简称WSB),这种系统是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别,以达到监测胎压的目的。当轮胎压力降低时,车辆的重量会使轮胎直径变小,这就会导致车速发生变化,这种变化即可用于触发警报系统来向司机发出警告。优点:安装简单、价格便宜;缺点:汽车须在直道上行驶,且行驶距离必须超过1km以上,ABS才能够测试轮胎的气压情况,如果汽车进入转弯,ABS就不能够进行测试;而且无法对两个以上的轮胎同时缺气的状况和速度超过100km/h的情况进行判断。
压力传感器的原理及其应用电路设计
1.引言 汽车传感器是汽车电子化、智能化的基础和关键， 而其中使用较多、发展最快的是压力传感器。汽车压力传感器应用在汽车的很多系统中，如电子检测系统、保安防撞系统等。其中应用在轮胎气压方面的目的在于最大限度地减少或消除高压爆胎和低压辗胎造成的轮胎早期的损坏， 使轮胎经常保持标准气压， 延长轮胎的寿命，降低轮胎的消耗，提高经济效益。有报道说，将微型压力传感器埋置于汽车轮胎中，测量其中气压， 以控制对轮胎的充气量，避免过量和不够，由此可节省百分之十的汽油。 2.汽车压力传感器 2.1 压力传感器的原理和应用分类 传感器是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量 （一般为电量）的装置。传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，有时还需外加辅助电源。 传感器方框图如图1所示。 传感器方框图 制造半导体压力传感器的基本原理是利用硅晶体的压阻效应。单晶硅材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 压力传感器所用的元件材料是具有压阻效应的单晶硅、扩散掺杂硅和多晶硅。根据晶体不受定向应力时，电导率是同性的，只有受定向应力时才表现出各向异性，由于应力能引起能带的变化，能谷能量移动，导致电阻率的变化，于是就有电阻的变化，从而产生压阻效应。单晶硅效应包括n型和p型硅压阻效应。选用扩散硅目的在于在设计制造压力传感器时可根据不同温度下硅扩散层的压阻特性选择合适的扩散条件，力求使压力传感器具有良好的性能。多晶硅在传感器中有广泛的用途，可作为微结构和填充材料、敏感材料。 压力传感器按用途分类主要是压力监视、压力测量和压力控制及转换成其他量的测量。按供电方式分为压阻型和压电型传感器，前者是被动供电的，需要有外电源。后者是传感器自身产生电荷，不需要外加电源，根据不同领域对压力测量的精度不同分为低精度和高精度的压力传感器。 2.2 气压传感器 1）能和原理：主要是用来检测气压的传感器。在硅片的中间，从背面腐蚀形成了正方形的膜片，利用膜片将压力转换成应力，在膜片的表面，通过扩散杂质形成了四个p型测
智能传感器的汽车轮胎压力监视系统研究
ＮＯ．９，２Ｏ１０ 现代商贸工业 Ｍｏｄｅｒｎ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｔｒａｄｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ２０１０年第９期
智能传感器的汽车轮胎压力监视系统研究
戴 翔
（天津工业大学，天津３００１６０）
摘 要：在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是所有驾驶员最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要
原因。如何防止爆胎已成为保障高速公路驾驶安全的一个重要课题。 关键词：智能传感器；汽车轮胎压力；监视系统 中图分类号：ＴＰ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—３１９８（２Ｏ１０）０９—０２８８—０２
汽车轮胎气压监视系统（Ｔｉｒｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓ—
ｔｅｒｎ，ＴＰＭｓ）～是有效解决爆胎问题的研究成果之一。在汽 车行驶过程中，ＴＰＭＳ可以实时地对轮胎气压进行自动监
测，当检测出轮胎漏气或气压过低时，会发出警报，以保 障行车安全。目前，ＴＰＭＳ产品主要分２种类型：一种是
间接式ＴＰＭＳ，通过汽车ＡＢＳ系统的轮速传感器来比较 轮胎之间的转速差别，从而达到监视轮胎气压的目的。这
种类型ＴＰＭＳ的主要缺点是无法对２个以上轮胎同时缺气 的状况和车辆行驶速度超过１００公里／Ｉ１，时的情况进行判
断；另一种是直接式ＴＰＭＳ，这种系统是利用安装在每一
个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并对各轮 胎气压进行显示及监视，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统
会自动报警。直接式ＴＰＭＳ由２个部分组成：①远程轮胎
气压监视模块（发射器）。该模块直接安装在每个轮胎的 气嘴上，用来测量轮胎气压，当轮胎气压低于设定值时，该 模块工作，并将测量得到的信号通过高频无线电波（ＲＦ）发
射出去。一个ＴＰＭＳ有４个或５个（包括备用胎）远程轮 胎气压监视模块。②中央监视器（接收器）。当中央监视器 接收到远程轮胎气压监视模块发射的信号后，经过一系列
的处理，用声音（发出报警声）、数字或者光电信号显示故 障轮胎的位置，提醒驾驶员采取必要的处理措施。直接式
轮胎自动充气系统原理
轮胎自动充气系统原理
朋友们！今天咱来唠唠轮胎自动充气系统是咋工作的。这玩意儿可挺神奇，能让咱的车轮胎一直保持合适的气压，既安全又省心。
咱先说说为啥要有轮胎自动充气系统呢。你想啊，咱开车的时候，轮胎的气压可重要了。要是气压太高，轮胎就容易爆胎；要是气压太低呢，又会影响车的操控性，还费油。所以啊，让轮胎一直保持合适的气压那是相当重要。而轮胎自动充气系统就能帮咱解决这个问题。
那这轮胎自动充气系统到底是咋工作的呢？其实啊，它主要有几个关键的部分。首先是一个气压传感器，这就像是轮胎的“小侦探”。它装在轮胎里面或者旁边，能随时监测轮胎的气压。要是气压低了，它就会把这个信息传给系统的“大脑”，也就是控制单元。
控制单元接收到气压低的信息后，就会开始行动啦。它会启动一个小气泵，这个小气泵就像是一个“小打气筒”。小气泵开始工作，把空气抽进来，然后通过管道输送到轮胎里面。这样，轮胎的气压就会慢慢升高。
在这个过程中，气压传感器会一直监测轮胎的气压。当气压达到了合适的程度，它就会再次给控制单元发信号。控制单元收到信号后，就会让小气泵停止工作。这样，轮胎就一直保持在合适的气压了。
那要是轮胎气压太高了怎么办呢？别担心，这个系统也有办法。如果气压传感器检测到轮胎气压太高了，它也会给控制单元发信号。控制单元会打开一个泄气阀，让轮胎里的一部分空气跑出来，直到气压降到合适的程度。
轮胎自动充气系统还有一些其他的好处呢。比如说，如果你开车的时候不小心扎到了钉子，轮胎开始漏气。这时候，自动充气系统就会马上开始工作，给轮胎充气，让你有足够的时间把车开到安全的地方去修理。而且啊，这个系统还能让你的车更加省油。因为轮胎气压合适的时候，滚动阻力小，车开起来就更轻松，也就更省油了。
这个系统安装起来也不是很麻烦。它可以直接安装在车的轮毂上或者轮胎里面。有些高级一点的车，可能出厂的时候就已经配备了这个系统。如果你想给自己的车装一个轮胎自动充气系统，也可以去汽车修理店或者改装店问问，他们会帮你搞定的。
研制矿用自卸车轮胎气压传感器的可行性分析
●●・设计 容积Ｖ 一警一 一３ ７７ ｃｍ。 空载高度ｈ 一 ＝＝＝ 一１６．６１ｃｍ１７ × “ ３．２．８空载时油气悬挂的频率 静态ｎ一 √ 一 √ 一 １．２６ＨＺ 动态ｎ一 １丌＾√／ｈ。１（．ｐ３１ｇ—ｐ￣１） ２１丌 ／１．１３６Ｘ．６９１８×０ Ｘ１７１．８１．１ 一１．４３ＨＺ ３．２．９空载与满载间的变形量 空载时气体的高度为１６６ｍｍ，求油缸伸高量 设０２６０ｍｍ油缸的伸长量为ｙ，则充油量方程为 孚［２６。・ｙ＋（２６。－－２２ ）（２７－－ｙ）＋１４。×８￣１７ × （３３－－１６．６）＋５００￣一１６ ８００ ６７６ｙ＋１９２（２７一Ｙ）＋１ ５６８＋４ ７４０＋５００ ＝：：１６ ８ＯＯ￣４
矿用自卸车轮胎使用寿命受多种因素影响，其中 包括负荷、速度、气压、路面、前束调整、环境温度等影 响，各因素影响程度也大小不一。 １问题的提出 霍林河露天煤业股份有限公司南露天煤矿现使用 的ｌ３台６８ｔ、３８台１０８ｔ和５台９０ｔ自卸车，速度人为 可控制，路面条件经平路机每天进行路面的平整，路面 状况已达到历史最好水平，前束问题现ＨＤ６８０和７５Ｂ 两种车型都属超期服役设备，各部销孑Ｌ都已镗大，恢：复 很难。现我们唯一不能控制的就是气压问题。众所周 知，轮胎内的气体可以说是轮胎的粮食，正确的充气压 力在各项使用参数都按标准执行的前提下，将使轮胎 寿命达到最理想状态。轮胎气压过高或过低都将导致 ２００６年第ｌ期 ４８４ｙ＝２１ ３９０．４～５ １８４—６ ８０８ ｖ一 ）．４ 一１９．４ｃｍ ４８４ …… 油缸伸长量ｌ９．４—１２＝７．４ｃｍ＝７４ｍｍ 故空载与满载的变形量为７４ｍｍ ４ 结论 由上述计算得知，该车前后油气悬挂的频率分别 为： 前油气悬挂频率： 空载 １．４～１．６ＨＺ 满载１．７～２ＨＺ 后油气悬挂频率： 空载１．３～１．５ＨＺ 满载２．５～２．８ＨＺ 均是在理想的频率范围内，能满足整车舒适性要 求。并且前后悬挂的空满载挠度差值较小，空载时后 端略高３１ｍｍ，基本适中，能满足整车性能要求。 （收稿日期：２００５一ｌ２ ０９）
轮胎气压传感器设计
２１ ３０２年第２１巷第２期 传感骺技术ｆ ｆｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉ＇ｒａｌｖ＜ｌｕｃｅｒ １ ｅｃｈｔｔｏｌｏｇｙ）
轮胎气压传感器设计
王吉忠 青岛建筑工程学院交通运输工程系，山东青岛２６６５２０）
摘要：设计了一种霍尔式轮胎气压传感器，ｆｆＪ Ｊ为汽车轮胎气压自动监测和报警系统提供轮胎气压输入 信号。该传感器由机械式压 传递机构和磁性ｔ 磁敏元件组成，能 非接触方式将轮胎气压信号传至车 悼 介绍了传感器的结构特点、工作原理和｛ 要部件的设计计算方法一 关键词：传感器；结构；设计：轮胎气压：监删 中图分类号：ＴＰ２１２：Ｕ４６３ ３４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—９７８７（２００２）０２ ００２【０３
Ｔｉｒｅ ｉｎｆｌａｔｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ｄｅｓｉｇｎ
ＷＡＮ（；Ｊｉ ｚｈｏｎｇ （Ｄｅｐｔ．ｏｆ＂ｆｒａｆｆｉｃ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｌａｔｉｏｎ Ｅｆ ｎ．，Ｑｉｒ￣ａｏ ｌｉｔ￣ｉｉｌｕｌｅ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉａｇ．ＱｉⅡ Ｉａ０ ２６６５２０，Ｃｈｉｎａ）
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汽车轮胎温度压力检测技术
汽车轮胎温度压力检测技术
近年来，随着汽车工业的快速发展，汽车轮胎已经成为了整个汽车行业中不可缺少的一部分。然而，为了保证汽车的行驶安全和正常的使用寿命，我们需要对轮胎进行定期的检测和维护。其中，汽车轮胎温度压力检测技术是一种非常重要的方法，能够有效地发现和解决一些轮胎问题。本文将详细介绍汽车轮胎温度压力检测技术的相关知识和应用。
一、轮胎温度压力检测技术的基本原理
1.温度检测原理
温度检测是通过非接触式红外线测温仪实现的。该技术能够检测轮胎的表面温度，即使在车轮旋转的情况下也能够准确判断温度。由于轮胎表面温度的变化可以反映出轮胎内部的压力变化，因此这种技术被广泛应用于轮胎的压力检测中。
2.压力检测原理
压力检测是通过安装在汽车轮胎内的压力传感器（TPMS）来实现的。当轮胎内部的气压发生变化时，传感器会产生相应的信号，并通过车载计算机进行数字化转换和处理。最终，车辆驾驶员可以通过仪表盘上的指示灯或者显示器来实时监测轮胎的压力。
二、轮胎温度压力检测技术的应用及优势
1.避免轮胎爆裂的发生 轮胎爆裂是车辆发生重大交通事故的主要原因之一。如果轮胎内部压力过高或温度过高，轮胎的骨架结构可能会受到损坏，导致爆炸。通过使用温度压力检测技术，驾驶员可以通过车载仪表盘上的显示器及时了解轮胎的温度和压力情况，避免轮胎爆裂的发生，从而提高驾驶安全性。
2.减少轮胎摩擦的消耗
低气压和高温度是轮胎摩擦消耗的主要原因之一。当车辆行驶的距离越长，摩擦消耗及轮胎内部温度就会越高，轮胎的使用寿命也会随之降低。通过在汽车轮胎上安装压力传感器和红外线测温仪，可以实时监测轮胎的温度和压力，及时调整轮胎的气压和温度，减少轮胎的摩擦消耗，从而延长轮胎的使用寿命。
3.提高能源利用率
过高或过低的轮胎压力会增加发动机的负荷，从而降低汽车的能源利用率。此外，气量不足的轮胎还会导致汽车行驶时的阻力增加，增加油耗量。通过使用温度压力检测技术，驾驶员可以及时调整轮胎的气压和温度，优化车辆的能源利用率，从而降低油耗量和排放量。
生活中常见的传感器及其原理
生活中常见的传感器及其原理
嘿，你有没有想过，在我们的日常生活中，有一些超级神奇的小玩意儿，它们就像一个个小侦探，默默地感知着周围的世界，然后把信息传递出去。这些小玩意儿就是传感器啦。今天呀，我就来给大家好好唠唠生活中常见的传感器及其原理。
先来说说温度传感器吧。这东西可太常见了，家里的温度计里就有它的身影。你看，温度传感器就像是一个对温度特别敏感的小虫子。当温度发生变化的时候，它里面的材料就会跟着发生变化。比如说，有一种温度传感器是利用热胀冷缩的原理。就像我们冬天的时候，水管子可能会被冻裂，为啥呢？因为水结冰的时候体积会膨胀。温度传感器里的一些物质也一样，温度一高或者一低，它的体积或者电阻之类的性质就变了。我有个朋友，他特别喜欢烘焙。有一次，他烤蛋糕的时候，烤箱里的温度传感器就起到了大作用。要是没有那个温度传感器准确地探测温度，蛋糕要么烤焦了，变成黑乎乎的一团，那可就惨不忍睹啦，要么就没烤熟，软趴趴的。温度传感器就像一个严格的监工，保证烤箱里的温度刚刚好，这样烤出来的蛋糕才会又香又松软。
再说说光线传感器。你手里的手机就有这个玩意儿呢。光线传感器就像是一个对光线特别敏锐的小精灵。当你从一个明亮的地方走到一个昏暗的地方，手机屏幕的亮度会自动调整，这就是光线传感器在发挥作用啦。它的原理呢，简单来说，就是有些材料对光线的照射会有不同的反应。就好比一些光电二极管，有光照的时候，它就会产生电流，光照越强，电流就越大。我记得有一次，我和另一个朋友在户外看手机，太阳特别大，可是手机屏幕还是很亮，看得可费劲了。我就跟他说：“这手机要是有个好点的光线传感器就好了，像个智能的小眼睛一样，能根据光线自动调整屏幕亮度。”结果后来换了个新手机，光线传感器特别灵敏，不管是在大太阳下还是在阴暗的角落里，屏幕的亮度都恰到好处。这就好比给手机装上了一个自动调节光线的小助手。
还有压力传感器呢。汽车的轮胎里有时候就会有这个。你想啊，压力传感器就像一个能感受压力大小的小力士。当轮胎里的气压发生变化的时候，它就能察觉到。它的原理大多是利用一些材料在受到压力的时候会产生形变，然后这种形变会转化成电信号之类的东西。我有个邻居是个老司机，他就特别在意轮胎的压力。他说：“要是轮胎压力传感器不好使了，那就跟盲人开车似的，轮胎气压太高或者太低都不知道，那多危险啊。”压力传感器就像是轮胎的保护神，时刻监测着压力情况，让我们的行车更加安全。
汽车压力传感器工作原理
汽车压力传感器工作原理
汽车压力传感器是一种用于测量汽车轮胎气压的装置。其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 效应原理：汽车压力传感器通常采用压阻效应或压电效应原理。压阻效应传感器通过测量材料的电阻变化来判断压力变化，而压电效应传感器则利用压电晶体的电荷变化来测量压力。
2. 压力测量：传感器内部有一个空腔，与车胎内气体直接接触，当车轮受到外力或气压变化时，车胎内气体就会对传感器内部空腔施加压力。
3. 信号转换：传感器将受到的压力信号转换成电信号。压阻效应传感器会通过电阻变化产生一个电压信号，而压电效应传感器则会通过压电晶体产生电荷变化，从而产生电压信号。
4. 信号处理：传感器将产生的电压信号经过信号处理电路进行放大、滤波和线性化处理，以确保信号的准确性和可靠性。
5. 输出显示：经过处理后的信号将被转换成数字信号，并发送给车载电子控制单元（ECU），ECU会根据信号来显示车轮的气压信息，或者在气压低于设定值时发出警报。
综上所述，汽车压力传感器工作原理是通过测量车轮胎气压对传感器产生的压力信号进行转换和处理，最终将结果输出给车辆控制系统。这样可以提高驾驶安全性，减少因气压不足而导致的事故发生。