[發明專利]窄條應變稱重傳感器、窄條陣列動態衡及其使用方法

在審

• 申請號: 202010730742.5
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111664926A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 李小芳
• 申請（專利權）人: 李小芳
• 主分類號: G01G19/03
• 分類號: G01G19/03;G01G21/22;G01G21/23
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發明提供了一種窄條應變稱重傳感器，包括橫梁，所述橫梁的下表面設置有多個倒T形的支撐座，橫梁的上表面設置有多個T形的安裝座，每個安裝座位于相鄰兩支撐座之間，所述安裝座下方的橫梁側面的中間位置設置有剪切型應變片。還提供了使用該窄條應變稱重傳感器的窄條陣列動態衡及其使用方法。本發明的窄條應變稱重傳感器提高了測量精度，窄條陣列動態衡整體安裝在地面上，可降低安裝后各個窄條稱重傳感器安裝后的位置誤差，從而減小測量誤差，提高測量的準確性。由于在有效測試時間內，車輛車輪完全作用于上板即稱重面上，使得該汽車動態衡與路面安裝齊平度要求遠遠低于窄條石英稱重傳感器直接安裝于路面上，使其安裝成本進一步降低。

技術領域

本發明涉及汽車稱重技術領域，尤其是一種窄條應變稱重傳感器、窄條陣列動態衡及其使用方法。

背景技術

動態稱重傳感器主要用于汽車在行駛過程中對車輛軸重和總重進行測量，實現車重數據自動采集以支撐交通智能管理規劃、超載超限自動檢測、支撐道路計重收費等功能。當然也可以用于其他動態設備的重量稱量。

目前，汽車動態稱重主流的方法包括以石英窄條稱重傳感器陣列為代表的間接測量方法和以平板氣動動態衡、彎板汽車動態衡為代表的直接測量方法。

平板汽車動態衡常見機構如圖1所示，彎板汽車動態衡常見結構如圖2所示，通過在背面粘貼應變計，應變計檢測切應變或彎曲應變輸出信號，這兩種動態衡具有以下不足：

1、難以做到較大的測量量程同時具有較好的可靠性。由于應變計通過專用粘接劑粘貼在承壓板背面，較大的載荷意味著較大的結構變形量，極易導致應變計疲勞脫落失效。這一點也可以解釋為難以做到輸出靈敏度與剛度兼具。

2、難以做到較好的剛度同時具有較長的有效測量時間。車輪滾動通過板面的時間為彎板汽車動態衡的有效測量時間。板面越寬，有效測量時間越長，對于振動干擾信號特征的獲取越有利，但板面越寬，結構限制其剛度越低，其動態特性越差，振動干擾越大。同時還可能存在致命的動態測量誤差，即采集到的信號失真于真實的動態信號，使得振動誤差的修正變得極其復雜。板面越窄，動態特性越好，但有效測試時間就越短，導致無法獲得充分的振動干擾信號特征支持信號修正處理。所以彎板汽車動態衡一般應用于低速動態稱重場景。

3.其測量原理決定了無法在承壓板中間增加支撐結構以提高整體剛度，因為承壓結構會分攤一部分重力，使得測量值偏小。如果采用柱式傳感器等作為承壓結構，形成一種復合式汽車動態衡，將使其數據處理變得極為復雜，復雜的計算過程往往難以保證可靠的稱量結果，特別是在計量領域。

窄條石英動態稱重傳感器，其結構通過型材工藝一體制造，在結構的中部等距布置石英壓電敏感元件。車輪壓過傳感器時，一體化結構承受固定比例載荷，剩余載荷壓縮石英壓電敏感元件，產生與載荷呈線性關系的電荷信號，電荷信號通過電荷放大器轉換為電壓信號，并通過后端AD轉換轉化為數字信號實現數據采集。窄條動態稱重傳感器一般高度較小，在安裝時，路面開槽將其鑲嵌在路面中，上表面與地面齊平。由于車輪的觸底長度小于傳感器寬度，所以傳感器的輸出信號實際反映輪重或軸重的部分重量。車輪完全駛過傳感器后，對傳感器的輸出信號進行積分，獲得輪重或軸重數據，然后對所有的輪重或軸重數據進行求和，得到總重數據。

在使用窄條石英動態稱重傳感器時，需要將多個窄條石英動態稱重傳感器呈陣列式安裝在地面上，且窄條石英動態稱重傳感器的長度方向垂直于汽車的行駛方向，具體可參考申請號為201822042008.0的實用新型專利、申請號為201420517183.X的實用新型專利等。

此外，申請號為201610026847.6的發明申請公開了一種式壓電動態稱重傳感器，具有以下不足：

1、使用時各個窄條石英動態稱重傳感器分別安裝在地面，每個窄條石英動態稱重傳感器安裝時不可避免地存在安裝誤差，多個窄條石英動態稱重傳感器的誤差疊加，導致最終的測量結果準確性較差。