一种车辆动态称重方法技术

本发明专利技术公开了一种车辆动态称重方法，该方法通过两个压电石英式称重传感器和四个压电薄膜式称重传感器分别采集车辆称重信号，压电石英式称重传感器对外界温度不敏感，不容易受到外界温度变化的影响，在称重过程中，压电石英式称重传感器的称重系数不会随着温度变化而变化，而压电薄膜式称重传感器正好与其相反，故通过两个压电石英式称重传感器来实时调整压电薄膜式称重传感器的称重系数实现称重，优点是检测精度与现有采用压电石英式称重传感器的车辆动态称重方法相同且成本比现有采用压电石英式称重传感器的车辆动态称重方法成本降低了3倍多。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种动态称重方法，尤其是涉及一种车辆动态称重方法。
技术介绍
车辆动态称重方法是治理公路车辆超限超载的一种重要方法，它与静态称重方法相比，具有速度快、效率高、不影响交通等的优点，已经得到广泛的应用。车辆动态称重方法中主要采用传感器组来采集车辆重量信号，传感器组通常由沿车辆行进方向均匀间隔设置的四排传感器组成。现有的车辆动态称重方法通常包括以下步骤：车辆经过四排传感器时，四排传感器依次分别采集车辆经过其时的称重信号(称重信号为模拟信号)，然后将四个称重信号分别放大后转换为数字信号，计算每个数字信号中的各波形面积之和A，从数字信号中采集车辆经过相邻两排传感器的时刻，并采用计算车辆速度，其中L为两排传感器之间的间距，t1为车辆经过前一排传感器的时刻，t2为车辆经过后一排传感器的时刻，接着采用公式W＝KAV分别计算得到每排传感器测量的车辆重量，最后将四排传感器测量的车辆重量相加后取平均值，该平均值即为车辆重量，其中K为传感器称重系数，K通过让已知重量的车辆经过四排传感器，获取A和V后计算得到，K为一常数。现有的车辆动态称重方法主要使用压电式称重传感器。根据压电材质的不同，压电式称重传感器又可分为压电石英式称重传感器和压电薄膜式称重传感器。压电石英式称重传感器的压电材质为石英晶体，它对温度的敏感性极低，事先测定的传感器称重系数K不会随温度发生变化，所以在利用压电石英式称重传感器进行车辆动态称重测量时，不需要考虑温度对测量结果的影响，故它能够实现高精度测量。但是压电石英式称重传感器价格昂贵，仅一条就约为5万元，并且由于受到制备技术的限制，单条压电石英式称重传感器的长度达不到一个车道的宽度，故在车道上每排需要铺设两条压电石英式称重传感器，如图1所示的四排压电石英式称重传感器布置方案，共用了8条压电石英式称重传感器，花费了约40万元，成本很高。而对于压电薄膜式称重传感器，价格较为便宜，每条仅约为7000元，而且还由于它能够做到很长，所以在车道上每排只需要铺设一条压电薄膜式称重传感器即可，如图2所示的四排压电薄膜式称重传感器布置方案，共用了4条压电薄膜式称重传感器，花费了约2.8万元，成本较低。但是由于压电薄膜式称重传感器的材质为聚偏氟乙烯，它对温度的敏感性较高，事先测定的传感器称重系数K为某一温度下测定的，当温度变化时，称重系数K将发生改变，而在利用压电薄膜式称重传感器进行车辆动态称重测量时，由于不能实时准确的确定出传感器的称重系数K，使得温度会对测量结果产生误差，故它难以实现高精度测量。鉴此、设计一种成本较低，且测量精度较高的车辆动态称重方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种成本较低，且测量精度较高的车辆动态称重方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种车辆动态称重方法，采用传感器组来采集车辆重量信号，所述的传感器组由沿车辆行进方向均匀间隔设置的四排传感器组成，所述的传感器均为压电薄膜式称重传感器，第一排压电薄膜式称重传感器嵌入在两个压电石英式称重传感器上，两个压电石英式称重传感器沿一排设置，压电石英式称重传感器包括承载板和设置在承载板下的压电石英式称重传感器主体，承载板上设置有凹槽，压电薄膜式称重传感器位于两个凹槽内且其与凹槽的内壁不接触，凹槽内填充有胶水，胶水的上表面与承载板的上表面平齐，第2排、第3排和第4排传感器均为压电薄膜式称重传感器；所述的称重方法包括以下步骤：(1)采用传感器组采集经过的车辆称重信号；(2)将四排传感器采集的称重信号分别放大后转换为数字信号；(3)计算每个数字信号中的各波形面积之和，并从数字信号中采集车辆经过相邻两排传感器的时刻，将车辆经过第一排压电薄膜式称重传感器的时刻记为t1，车辆经过第二排压电薄膜式称重传感器的时刻记为t2，第一排传感器中位于左侧的压电石英式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A01，第一排传感器中位于右侧的压电石英式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A02，第一排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A1，第二排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A2，第三排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A3，第四排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A4；将第一排传感器中位于左侧的压电石英式称重传感器测量的车辆左侧轮重为W01，W01＝K0A01V，K0表示压电石英式称重传感器称重系数，通过实验获取，V表示车辆速度，L为相邻两排传感器之间的间距；将第一排传感器中位于右侧的压电石英式称重传感器测量的车辆右侧轮重记为W02，W02＝K0A02V；将第一排传感器中两个压电石英式称重传感器测定的车辆重量记为W0，则W0＝W01+W02；将第一排压电薄膜式称重传感器测量的车辆重量记为W1，W1＝K1A1V，K1表示待求的第一排压电薄膜式称重传感器称重系数，将第二排压电薄膜式称重传感器测量的车辆重量记为W2，W2＝K2A2V，K2表示待求的第二排压电薄膜式称重传感器称重系数，将第三排压电薄膜式称重传感器测量的车辆重量记为W3，W3＝K3A3V，K3表示待求的第三排压电薄膜式称重传感器称重系数，将第四排压电薄膜式称重传感器测量的车辆重量记为W4，W4＝K4A4V，K4表示待求的第四排压电薄膜式称重传感器称重系数；(4)将W01＝K0A01V和W02＝K0A02V代入W0＝W01+W02，则W0＝K0A01V+K0A02V，令W1＝W0，则K1A1V＝K0A01V+K0A02V，由此(5)将计算得到的K1代入W1＝K1A1V计算得到W1，令K2＝K3＝K4＝K1，将K2代入W2＝K2A2V计算得到W2，K3代入W3＝K3A3V计算得到W3，K4代入W4＝K4A4V计算得到W4；(6)将车辆测量重量记为W，则与现有技术相比，本专利技术的优点在于通过将第一排压电薄膜式称重传感器嵌入在两个压电石英式称重传感器上，两个压电石英式称重传感器沿一排设置，压电石英式称重传感器包括承载板和设置在承载板下的压电石英式称重传感器主体，承载板上设置有凹槽，压电薄膜式称重传感器位于两个凹槽内且其与凹槽的内壁不接触，凹槽内填充有胶水，胶水的上表面与承载板的上表面平齐，第2排、第3排和第4排传感器均为压电薄膜式称重传感器，首先通过传感器组采集经过的车辆称重信号，然后将四排传感器采集的称重信号分别放大后转换为数字信号，计算各数字信号中的各波形面积之和，并从数字信号中采集车辆经过相邻两排传感器的时刻，将车辆经过第一排压电薄膜式称重传感器的时刻记为t1，车辆经过第二排压电薄膜式称重传感器的时刻记为t2，将第一排传感器中位于左侧的压电石英式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A01，第一排传感器中位于右侧的压电石英式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A02，第一排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A1，第二排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A2，第三排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A3，第四排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A4；将第一排传感器中位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆动态称重方法，采用传感器组来采集车辆重量信号，所述的传感器组由沿车辆行进方向均匀间隔设置的四排传感器组成，所述的传感器均为压电薄膜式称重传感器，其特征在于第一排压电薄膜式称重传感器嵌入在两个压电石英式称重传感器上，两个压电石英式称重传感器沿一排设置，压电石英式称重传感器包括承载板和设置在承载板下的压电石英式称重传感器主体，承载板上设置有凹槽，压电薄膜式称重传感器位于两个凹槽内且其与凹槽的内壁不接触，凹槽内填充有胶水，胶水的上表面与承载板的上表面平齐，第2排、第3排和第4排传感器均为压电薄膜式称重传感器；所述的称重方法包括以下步骤：(1)采用传感器组采集经过的车辆称重信号；(2)将四排传感器采集的称重信号分别放大后转换为数字信号；(3)计算每个数字信号中的各波形面积之和，并从数字信号中采集车辆经过相邻两排传感器的时刻，将车辆经过第一排压电薄膜式称重传感器的时刻记为t1，车辆经过第二排压电薄膜式称重传感器的时刻记为t2，第一排传感器中位于左侧的压电石英式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A01，第一排传感器中位于右侧的压电石英式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A02，第一排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A1，第二排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A2，第三排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A3，第四排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A4；将第一排传感器中位于左侧的压电石英式称重传感器测量的车辆左侧轮重为W01，W01＝K0A01V，K0表示压电石英式称重传感器称重系数，通过实验获取，V表示车辆速度，L为相邻两排传感器之间的间距；将第一排传感器中位于右侧的压电石英式称重传感器测量的车辆右侧轮重记为W02，W02＝K0A02V；将第一排传感器中两个压电石英式称重传感器测定的车辆重量记为W0，则W0＝W01+W02；将第一排压电薄膜式称重传感器测量的车辆重量记为W1，W1＝K1A1V，K1表示待求的第一排压电薄膜式称重传感器称重系数，将第二排压电薄膜式称重传感器测量的车辆重量记为W2，W2＝K2A2V，K2表示待求的第二排压电薄膜式称重传感器称重系数，将第三排压电薄膜式称重传感器测量的车辆重量记为W3，W3＝K3A3V，K3表示待求的第三排压电薄膜式称重传感器称重系数，将第四排压电薄膜式称重传感器测量的车辆重量记为W4，W4＝K4A4V，K4表示待求的第四排压电薄膜式称重传感器称重系数；(4)将W01＝K0A01V和W02＝K0A02V代入W0＝W01+W02，则W0＝K0A01V+K0A02V，令W1＝W0，则K1A1V＝K0A01V+K0A02V，由此(5)将计算得到的K1代入W1＝K1A1V计算得到W1，令K2＝K3＝K4＝K1，将K2代入W2＝K2A2V计算得到W2，K3代入W3＝K3A3V计算得到W3，K4代入W4＝K4A4V计算得到W4；(6)将车辆测量重量记为W，则...

【技术特征摘要】
1.一种车辆动态称重方法，采用传感器组来采集车辆重量信号，所述的传感器组由沿车辆行进方向均匀间隔设置的四排传感器组成，所述的传感器均为压电薄膜式称重传感器，其特征在于第一排压电薄膜式称重传感器嵌入在两个压电石英式称重传感器上，两个压电石英式称重传感器沿一排设置，压电石英式称重传感器包括承载板和设置在承载板下的压电石英式称重传感器主体，承载板上设置有凹槽，压电薄膜式称重传感器位于两个凹槽内且其与凹槽的内壁不接触，凹槽内填充有胶水，胶水的上表面与承载板的上表面平齐，第2排、第3排和第4排传感器均为压电薄膜式称重传感器；所述的称重方法包括以下步骤：(1)采用传感器组采集经过的车辆称重信号；(2)将四排传感器采集的称重信号分别放大后转换为数字信号；(3)计算每个数字信号中的各波形面积之和，并从数字信号中采集车辆经过相邻两排传感器的时刻，将车辆经过第一排压电薄膜式称重传感器的时刻记为t1，车辆经过第二排压电薄膜式称重传感器的时刻记为t2，第一排传感器中位于左侧的压电石英式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A01，第一排传感器中位于右侧的压电石英式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A02，第一排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A1，第二排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A2，第三排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积之和记为A3，第四排压电薄膜式称重传感器对应的数字信号中的各波形面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯志敏，刘小锋，胡海刚，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33