一种车辆动态称重传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种车辆动态称重传感器，包括：长条状壳体、若干支撑框、若干AD转换单元、若干压电单元、处理器、显示单元和控制主机，各所述支撑框并分别封装于所述壳体内且分别沿所述壳体的长度方向依次设置；各所述支撑框分别包括固定于所述壳体内的底座以及一端固定于所述底座上的悬臂，各所述底座分别固定于所述壳体内；各所述悬臂的另一端悬空且指向车体行驶方向的反方向，各所述悬臂平行路面设置且各所述悬臂下表面沿壳体的长度方向分别开设半圆凹槽；各所述底座和与其连接的悬臂之间的空腔内分别设置彼此电连接的一个所述压电单元和一个所述AD转换单元。基于本发明专利技术的车辆动态称重传感器解决了传感器随着使用时间的增加，准确度降低的问题。准确度降低的问题。准确度降低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆动态称重传感器


[0001]本专利技术属于车辆称重
，具体涉及一种车辆动态称重传感器。

技术介绍

[0002]对于城市街道，高速公路、隧道桥梁等上的交通工具、运输车辆，其重量是一个核心参数，这个参数有多个用处，例如交通调查、限载限重，桥梁保护等。为获取这个数据，以前采用地磅的方式，进行车辆的静态称重。静态称重的优点是准确性高，重复性好，缺点是需要地面空间来进行布置，同时建设费用贵，维护复杂，称重效率低下。
[0003]动态称重很好地解决了这些问题，它利用一个预埋在道路上的传感器长条，能在不停车的情况下，相对比较精确地测量出车辆的实际重量。同时，动态称重检测点施工方便，建设费用低廉，不造成对交通的干扰，特别适合交通繁忙的各种场合。现有的公路汽车衡动态称重传感器，多为长条状结构，如图4所示，由多个敏感单元进行一体化封装而成，存在沿长条传感器的长度方向不一致性的问题，造成这种不一致的原因主要体现在两个方面，一是随着使用时间的增加，传感器外壳变化不一致，造成传感器各部位测试性能不一致；二是传感器长条中的核心敏感单元的不一致性问题造成的，作为动态称重最核心的元件，敏感单元的性能至关重要，特别是多个敏感单元之间，需要非常好的一致性，以保障所得数据的一致性。但因为不同的生产厂商，不同的材料，不同的批次，不同的型号等外部因素，很难保证敏感单元之间性能的一致性，特别是长时间区段上的多个敏感单元之间的一致性。使得现有的一体化长条动态称重传感器在使用中，所得的数据的准确度下降，称重误差增大。

技术实现思路
r/>[0004]本专利技术解决的技术问题为：提供一种车辆动态称重传感器，用以解决现有技术中车辆称重传感器准确度低的问题。
[0005]本专利技术提供的具体解决方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种车辆动态称重传感器，包括：长条状壳体、若干支撑框、若干AD转换单元、若干压电单元、处理器、显示单元和控制主机，各所述支撑框并分别封装于所述壳体内且分别沿所述壳体的长度方向依次设置；各所述支撑框分别包括固定于所述壳体内的底座以及一端固定于所述底座上的悬臂，各所述底座分别固定于所述壳体内；各所述悬臂的另一端悬空且指向车体行驶方向的反方向，各所述悬臂平行路面设置且各所述悬臂下表面沿壳体的长度方向分别开设半圆凹槽；各所述底座和与其连接的悬臂之间的空腔内分别设置彼此电连接的一个所述压电单元和一个所述AD转换单元，各所述压电单元分别位于各所述悬臂的悬空端下方；各所述压电单元产生实时电压模拟信号并将实时电压模拟信号发送给相连的所述AD转换单元，各所述AD转换单元分别将各实时电压模拟信号转换为数字信号后发送给处理器，所述处理器分别对各数字信号进行数据处理得到相应的重量数据并将其发送给控制主机，所述控制主机对各重量数据平均后得到车辆重量数据并控制所述显
示单元对所述车辆重量数据进行显示。
[0007]基于本专利技术的技术方案，具有以下有益技术效果：
[0008](1)采用独立段设计，即将各压电元件和各AD转换单元分别独立安装于一个独立的支撑框内形成称重独立段，使得各核心敏感单元之间彼此独立，因此可以对各敏感单元的各称量结果分别进行独立校准，能克服现有的传感器外壳在使用过程中的各部位性能的一致性发生变化的问题，也能克服在使用过程中不同敏感单元之间的性能变化不一致问题；因此，每个独立段可作为一个独立的重量测量主体，并不要求各独立段内敏感单元性能一致，这种独立段结构的称重传感器的制作方便，可以比较方便地进行组装、测试、调整以及称重独立段的独立更换。
[0009](2)现有的长条传感器采用外壳直接封装敏感单元的设计方式，环境适应性差，本专利技术在外壳内设计支撑框，各所述支撑框中底座和悬臂形成悬臂式的框架结构，该框体结构可保护其空腔内的AD转换单元和压电单元受到过大的冲击压力，且可以比较方便的对该框架结构压电单元和AD转换单元进行组装、调整和更换；悬臂式的框架结构使得制作时易于标准化、定型化，结构的整体性高。
[0010](3)悬臂式的框架结构的侧向刚度高，在胎压的作用下，结构所产生水平位移小，可减少车胎对整体结构性的破坏，在一定程度上解决了现有技术中长条传感器随着使用时间的增加，因形变而导致传感器各部位性质差异较大的问题。
[0011](4)在所述悬臂下表面沿壳体的长度方向开设半圆凹槽，用以提高车轮压在不同位置上轴重应变和形变之间的线性关系，增加车轮压在不同位置上时重力测量的一致性。
[0012]在上述方案的基础上，本专利技术还可以进行如下改进：
[0013]进一步，所述控制住机包括数据校准模块和计算模块；所述数据接收模块用于接收各所述重量数据并分别对其进行校准，然后将校准后的各所述重量数据发送给计算模块；所述校准模块用于接收校准后的各所述重量数据并对其求平均值得到所述车辆重量数据并控制所述显示单元对所述车辆重量数据进行显示。
[0014]基于本专利技术的车辆动态称重传感器，每个独立段内的敏感单元分别连接有各自的AD转换单元，因此可以根据自身出现的情况，分别通过控制主机进行校准调整，而不会影响其他称重独立段内敏感单元的准确测量，各自独立的AD转换器可以保证各称重独立段内所测量出来数据的一致性，因此传感器安装之后无需再进行拆开校准。
[0015]具体的，所述压电单元包括压电元件和放大器。
[0016]具体的，采用石英晶体作为压电元件。
[0017]石英晶体的刚度比较大，测量的范围广泛，线性程度和稳定性好，动态特性好；车辆行驶对压电元件施加力而使其变形时，石英晶体表面上产生电荷，直接实现从力到电的转换，电信号经过放大器进行信号放大，再经过AD转换单元转换成数字信号并输入到处理单元进行存储、分析和处理，最终得到车辆重量。
[0018]进一步，所述悬臂下表面设置有抵接块和限位块，所述压电单元位于所述抵接块下方且与所述抵接块下表面接触，所述限位块与所述底座之间设置有间隙。
[0019]限位块以及间隙的设置可在超重情况下，放置悬臂受力过大发生非弹性形变，或者防止压电单元损坏或悬臂损坏。
[0020]进一步，各所述AD转换单元分别位于各所述空腔内中部，各所述半圆凹槽位于各
所述悬臂下表面中部，所述处理器位于一个所述空腔内，各所述AD转换单元分别与所述处理器电连接。
[0021]由此，各称重独立段内，悬臂框为承力应变部分，将压电单元设置在悬臂悬空端下方并处于预应力状态，然后在空腔内中部布置AD转换单元，可对压电单元的数据就近进行AD转换，减少延时，提高测量的实时性；且将AD转换单元设置于空腔内中部，保护其免受过大的冲击压力。
[0022]具体的，采用24位的AD转换单元，可以对压电单元的电压或者其他信号进行直接的换算，不需要后续的放大操作；且在保证高精度的要求下，可以达到100k的采样频率，满足采样速率的要求。
[0023]进一步，所述处理器与所述控制主机之间通过电缆通讯连接。
[0024]具体的实施工作流程为，第一，选好称重路面，在这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆动态称重传感器，其特征在于，包括：长条状壳体(1)、若干支撑框(2)、若干压电单元(3)、若干AD转换单元(4)、处理器、显示单元和控制主机，各所述支撑框(2)并分别封装于所述壳体(1)内且分别沿所述壳体(1)的长度方向依次设置；各所述支撑框(2)分别包括固定于所述壳体(1)内的底座(21)以及一端固定于所述底座上的悬臂(22)，各所述底座(21)固定于所述壳体(1)内；各所述悬臂(22)的另一端悬空且指向车体行驶方向的反方向，各所述悬臂(22)平行路面设置且各所述悬臂(22)下表面沿壳体的长度方向分别开设半圆凹槽(23)；各所述底座(21)和与其连接的悬臂(22)之间的空腔(24)内分别设置彼此电连接的一个所述压电单元(3)和一个所述AD转换单元(4)，各所述压电单元(3)分别位于各所述悬臂(22)的悬空端下方；各所述压电单元(3)产生实时电压模拟信号并将实时电压模拟信号发送给相连的所述AD转换单元(4)，各所述AD转换单元(4)分别将各实时电压模拟信号转换为数字信号后发送给处理器，所述处理器分别对各数字信号进行数据处理得到相应的重量数据并将其发送给控制主机，所述控制主机...

【专利技术属性】
技术研发人员：王羽欣，马列同舟，肖黎，周睿涵，陈相柏，熊伦，卢永雄，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：