[發明專利]一種基于多懸臂梁結構的動態稱重裝置及其稱重方法

有效

• 申請號: 202011580916.0
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112781699B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 王云;王翔;鮑秉德;燕國良;何流
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01G19/02
• 分類號: G01G19/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了一種基于多懸臂梁結構的動態稱重裝置及其稱重方法。現有的動態稱重設備的安裝布線到投入使用這一過程對路面的損壞極大，且花費時間較長。本發明包括外殼、彈性元件、力傳遞塊、懸臂梁、質量塊、機械誘導機構、蓄電模塊和無線傳輸模塊。各條懸臂梁的內端互不接觸，且均與力傳遞塊的底面接觸。各懸臂梁的內端端部均位于質量塊的上方。其中一根或多根懸臂梁上設置有壓電層。各懸臂梁的外端均與路面安裝槽的側壁固定。本發明的機械誘導機構、質量塊、力傳遞塊與壓電懸臂梁能在壓電懸臂梁振動時發生碰撞，而彈性元件的反作用力使它持續碰撞，這種持續碰撞能使壓電懸臂梁的振動時間更長，從而增加壓電懸臂梁產生電能的大小。

技術領域

本發明涉及車輛動態稱重技術領域，具體為一種基于多懸臂梁結構的動態稱重裝置。

背景技術

早期使用的車輛稱重地磅是靜態稱重儀，該種稱重地磅在使用時需要車輛先行駛到稱重地磅上，待車輛在秤臺上穩定之后才能夠精確顯示讀數，這導致稱重速度非常緩慢，在車流量較大的情況下，經常造成很多車輛的等候，導致道路擁堵。為了避免靜態稱重地磅的上述缺陷，車輛動態稱重地磅應運而生。動態稱重是指通過測量和分析輪胎動態力測算一輛運動中的車輛的總重和部分重量的過程，用于交通軸載調查、治理超限超載運輸。

現有的動態稱重設備的安裝布線到投入使用這一過程對路面的損壞極大，且花費時間較長，對交通的流暢性影響較大，容易造成交通堵塞。隨著科技的發展，無線傳輸技術趨于成熟，該技術也被越來越多地被應用在各行各業。針對于動態稱重，無線傳輸技術可以有效地解決布線所帶來的對路面的破壞的問題，但是沒有了線路的連接，無法對無線傳輸裝置實現供能，電池是解決不了長期性問題的。

由上所述，有必要設計一種自供能的動態稱重裝置，以便于為無線傳輸裝置提供持續的供能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于壓電懸臂梁的動態稱重裝置，以解決上述背景技術中提出的動態稱重系統中無線傳輸裝置的持續性供能問題。

本發明一種基于壓電懸臂梁的動態稱重裝置，包括外殼、彈性元件、力傳遞塊、懸臂梁、質量塊、機械誘導機構、蓄電模塊和無線傳輸模塊。彈性元件和力傳遞塊固定在外殼內腔的頂部；力傳遞塊位于彈性元件的下側。外殼的側面不同朝向上開設有多個讓位槽。各條懸臂梁分別穿過各讓位槽；各條懸臂梁的內端互不接觸，且均與力傳遞塊的底面接觸。機械誘導機構安裝在外殼內腔的底部，包括彈簧和阻尼元件；阻尼元件固定在外殼內腔底部的中心位置；彈簧套置在阻尼元件的外側；質量塊粘貼固定在阻尼元件的頂端。彈簧的頂端抵住質量塊的底面。各懸臂梁的內端端部均位于質量塊的上方。其中一根或多根懸臂梁上設置有壓電層。壓電層的輸出信號連接到無線傳輸模塊和蓄電模塊。使用時，所述的外殼安裝在路面上的安裝槽內。各懸臂梁的外端均與安裝槽的側壁固定。

作為優選，所述的機械誘導機構與質量塊所成振動系統的固有頻率與懸臂梁的固有頻率相等。

作為優選，懸臂梁的尺寸為100m×25mm×0.2mm，質量塊的尺寸為30mm×30mm×25mm，這時懸臂梁6的固有頻率接近2Hz，與環境頻率誤差不足5％，可以達到在環境頻率在2Hz左右時懸臂梁6出現最大振幅值。

作為優選，所述懸臂梁的數量為三條。僅有一根懸臂梁上設置有壓電層。

作為優選，所述力傳遞塊的底面開設有多條限位槽；各條限位槽與中套殼上的各條讓位槽分別對齊。各懸臂梁的內端分別嵌入力傳遞塊底面的各條限位槽。

作為優選，初始狀態下，質量塊與懸臂梁的內端之間有間隙。

作為優選，所述力傳遞塊的邊緣處與外殼的內壁在水平方向上有間隙。