[發明專利]具有溫度補償功能的車輛動態稱重傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201611199141.6
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106595829A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 李浩;趙池航
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01G19/03
• 分類號: G01G19/03;G01G3/13;G01G3/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 李曉

技術領域

本發明涉及一種車輛稱重領域，具體涉及一種具有溫度補償功能的車輛動態稱重傳感器及其制備方法。

背景技術

近年來，計重收費在中國得到了快速發展。汽車動態稱重（weigh –in-motion, WIM)是智能交通系統的重要組成部分。現有動態車輛稱重一般采用一定長度的條形石英稱重傳感器對車道進行覆蓋，由傳感器檢測各車輪重量后，將各車輪重量相疊加來計算車輛整車重。動態稱重時，汽車以一定的速度通過汽車衡，不僅輪胎對秤臺的作用時間很短，而且除真實軸重外，還有許多因素產生的干擾，真實軸重往往被淹沒在各種干擾中，這給高準確度的汽車動態稱重造成很大的困難。車速、汽車自身振動、路面激勵、輪胎驅動力等是目前考慮較多的影響因素。

另外，由于稱重傳感器工作在不同的溫度環境中，如炎熱的夏季、寒冷的冬季以及不同的國家和地區等等，不同的環境溫度導致稱重傳感器的諧振頻率產生溫度漂移問題，進而導致稱重的精度降低，目前的解決方案均為通過給。

因此，為解決稱重傳感器因溫度漂移導致的稱重精度降低，本發明提供一種具有溫度補償功能的車輛動態稱重傳感器，對各種溫度環境適用性更強，測量精度受環境溫度影響較小的動態稱重系統。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種具有溫度補償功能的車輛動態稱重傳感器及其制備方法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供的具有溫度補償功能的車輛動態稱重傳感器，

所述傳感器包括彈性支撐件、壓電基片及底板；彈性支撐件承載于底板上，壓電基片固定于所述彈性支撐件內。所述壓電基片由第一層和第二層形成，所述第一層具有第一楊氏模量和第一溫度系數，所述第二層具有第二楊氏模量和第二溫度系數，至少在傳感器的工作條件內，第二溫度系數的符號與第一溫度系數的符號相反，所述方法包括以下步驟：由第一材料形成所述壓電基片的第一層；將第二材料涂覆至所述壓電基片的第一層以形成第二層；以及通過所述壓電基片的幾何結構來控制涂覆到所述壓電基片的第一層的第二材料的量。

進一步地，控制涂覆到壓電基片的第一層的第二材料的量的步驟可以包括：在第一層中產生其中生長第二材料的有限空間。因為空間受限，第二材料的生長也受限。

進一步地， 產生其中可以生長第二材料的有限空間的步驟可以包括在第一材料中產生多個孔或者凹陷的步驟，以及將第二材料涂覆至所述壓電基片的第一層的步驟包括以第二材料完全填充所述孔或凹陷。

進一步地，第一材料可以包括硅（Si），第二材料可以包括二氧化硅(SiO2)。

根據本發明的第二方面，提出了一種具有溫度補償功能的車輛動態稱重傳感器，所述傳感器包括彈性支撐件、壓電基片及底板；彈性支撐件承載于底板上，壓電基片固定于所述彈性支撐件內。所述壓電基片由第一層和第二層形成，所述第一層具有第一楊氏模量和第一溫度系數，所述第二層具有第二楊氏模量和第二溫度系數，至少在傳感器的工作條件內，第二溫度系數的符號與第一溫度系數的符號相反，所述壓電基片包括：控制器，用于根據所述壓電基片的形狀來控制所述壓電基片中形成第二層的第二材料的量。

進一步地，所述控制器包括在壓電基片中形成的一個或多個孔或者凹陷。所述第二材料可以沉積到所述一個或多個孔中，并且可以在所述孔內生長。這意味著第二材料的生長受到一個或多個孔的尺寸的限制。

進一步地，所述壓電基片可以由包括硅的第一層和包括二氧化硅的第二層構成。

有益效果：本發明一方面使用溫度補償技術，向具有正溫度系數的材料中添加負溫度系數的材料，使總溫度系數可以變得幾乎不為負，并且在特定容限下可以將其減小為零。在這種情況下，壓電稱重傳感器的頻率將變得與溫度無關。另一方面，可以最優化車輛動態稱重系統中壓電稱重傳感器的形狀或者幾何結構，從而減小由溫度和工藝變化產生的頻率的變化。

除了上面所述的本發明解決的技術問題、構成技術方案的技術特征以及由這些技術方案的技術特征所帶來的優點外，本發明的具有溫度補償功能的車輛動態稱重傳感器及其制備方法所能解決的其他技術問題、技術方案中包含的其他技術特征以及這些技術特征帶來的優點，將結合附圖做出進一步詳細的說明。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的具有溫度補償功能的車輛動態稱重傳感器結構示意圖；

圖2是圖1中壓電基片的分層示意圖；

圖3是根據本發明的方法制造壓電稱重傳感器的示意圖；