[發明專利]一種基于磁致伸縮材料自供能動態稱重裝置及工作方法

有效

• 申請號: 202110035182.6
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112683376B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 王云;何流;鮑秉德;燕國良;王翔;黃依凡
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01G19/03
• 分類號: G01G19/03;G01G23/00;G01D21/02;H02N2/18;H02K35/04;H02J7/34
• 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磁致伸縮材料自供能動態稱重裝置及工作方法。本發明包括底座、支撐板、承重柱、導向組件、稱重組件和自供能組件。稱重組件安裝在底座上。導向組件安裝在底座上；導向組件內設置有能夠上下滑動的橫梁。承重柱與橫梁固定，底端抵住稱重組件，頂端與支撐板固定。所述的橫梁上設置有一根或多根供能臂。供能臂采用彈性材料。所述的自供能組件的數量與供能臂的數量對應。自供能組件包括推動板、傳動組件、葉輪和磁致伸縮能量收集模塊。磁致伸縮能量收集模塊安裝在底座上，包括磁致伸縮棒、感應線圈和永磁體。本發明的工作方法中利用檢測到各車輪的時間，測算出車輛的車速、輪距、軸數等參數，能夠實現道路通行車輛的綜合數據采集。

技術領域

本發明專利涉及車輛動態稱重技術領域，具體涉及一種基于磁致伸縮材料自供能動態稱重裝置及工作方法。

背景技術

為了保護路面、橋梁不被超重車輛破壞，如今越來越多的公路上開始對汽車進行稱重檢測。目前主流的稱重裝置分為動態稱重與靜態稱重，靜態稱重相對于動態稱重來說雖其不受外力影響，因此其誤差也相對較小，但其無法測量其單個軸重，且車輛進行稱重時，車道過車速度降低，導致車道通行效率明顯降低，造成不必要的交通堵塞。而動態稱重則在車輛正常行駛的情況下，完成稱重檢測，節約了檢測時間，提高了檢測效率，這對緩解道路交通堵塞壓力有著極為重要的意義。這與如今實現“智慧城市”的目標相一致，因此車輛進行動態稱重將成為一種趨勢。

但現有的動態稱重系統如：電阻式動態稱重裝置、彎板式動態稱重裝置等，都存在設備占地面積大、安裝較為繁瑣、為了埋線對路面的開鑿面積大等問題。因此，設計一套具有體積小，靈敏度高、穩定性好、以及可靠性高且能夠進行自供能的車輛動態稱重傳感器是有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于磁致伸縮材料自供能動態稱重裝置及工作方法。

本發明一種基于磁致伸縮材料的壓電動態稱重裝置，包括底座、支撐板、承重柱、導向組件、稱重組件和自供能組件。稱重組件安裝在底座上，用于檢測支撐板上承載的重量。導向組件安裝在底座上；導向組件內設置有能夠上下滑動的橫梁。承重柱與橫梁固定，底端抵住稱重組件，頂端與支撐板固定。所述的橫梁上設置有一根或多根供能臂。供能臂采用彈性材料。

所述的自供能組件的數量與供能臂的數量對應。自供能組件包括推動板、傳動組件、葉輪和磁致伸縮能量收集模塊。推動板安裝在對應供能臂的外端。推動板隨供能臂的運動而運動；推動板運動通過傳動組件帶動葉輪旋轉。磁致伸縮能量收集模塊安裝在底座上，包括磁致伸縮棒、感應線圈和永磁體。感應線圈和永磁體均設置在磁致伸縮棒的周圍。磁致伸縮棒與葉輪的位置對應。當葉輪上葉片將撥動到磁致伸縮棒，使得磁致伸縮棒發生振動。

作為優選，所述的導向組件還包括地樁、導向柱、懸架彈簧和定位螺母。兩個地樁均固定在底座上，且分別位于稱重組件的兩側。兩個地樁的頂部均固定有豎直設置的導向柱。橫梁呈十字形，其中兩根支臂為導向臂，另兩根支臂為供能臂。導向臂采用剛性材料；兩根導向臂外端開設的導向孔與兩根導向柱分別構成滑動副。導向柱的上半段設置有外螺紋，且外螺紋上旋有定位螺母。兩根導向臂分別位于兩個定位螺母的下側。兩個導向柱上均套置有高彈性系數的懸架彈簧。懸架彈簧的兩端分別抵住地樁、導向臂。

作為優選，所述的稱重組件包括壓電傳感器和壓電片卡座。壓電片卡座固定在底座上。壓電片卡座的頂部開設有傳感器安裝槽。傳感器安裝槽內安裝有檢測面朝上設置的壓電傳感器。壓電傳感器的信號輸出線連接到信號處理模塊。信號處理模塊包括依次連接的電荷放大器、模數轉換器和無線傳感器模塊。無線傳感器模塊與上位機無線通信。