CN102371935B - 一种基于检测车辆桥壳形变量的称重传感系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过对汽车桥壳形变量的检测达到荷载称重目的的传感系统。本发明基于检测车辆桥壳形变量的称重传感系统，包括传感元件与数据处理装置；还包括承载所述传感元件的弹性体，传感元件置于弹性体内，所述弹性体设于车辆桥壳表壁上的中性面位置处。本发明基于检测车辆桥壳形变量的称重传感系统克服了现有技术中应力形变会对所述传感元件产生不必要的内应力影响，造成检测数据无法反映真实载重情况，且影响传感元件使用寿命的技术缺陷，实现了检测相对准确，且能有效保护传感元件的称重传感系统。
Description
技术领域
本发明属于称重传感领域，具体涉及一种通过对汽车桥壳形变量的检测达到荷载称重目的的传感系统。
背景技术
传感元件是工程检测系统中获取信息的最前沿和最重要的部件。 其任务在于把被测对象或生产中人们感兴趣的信息〈多为非电量〉转为与之对应、容易处理和传输的信号〈主要是电量) 。以传感元件为核心，配以一定的支承固定机构，通过机械、电气方式连接，能将所获信号传输出去的装置即称为传感器。
目前关于载重车辆的称重方式多是通过地磅或是外界的称重系统，无法实时获取车辆行驶过程中的称重数据；如果将相应传感器安装到车辆上，则可以直接测得称重数据，但是相应的传感位置相当难选取。为更好地获得真实的载重数据，需要将传感系统的传感元件安置于应力集中或者主要承受压力的位置，该位置往往会有（除检测方向外的）应力形变，会对所述传感元件产生不必要的内应力影响，造成检测数据无法反映真实载重情况，且影响传感元件使用寿命。
发明实用新型内容
本发明要解决的技术问题是提供一种检测相对准确，有效保护传感元件的称重传感系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案:
一种基于车辆桥壳形变量的称重传感系统，包括传感元件与数据处理装置；
还包括承载所述传感元件的弹性体，传感元件置于弹性体内，所述弹性体设于车辆桥壳表壁上的中性面位置处，所述数据处理装置设于车辆控制室内，数据处理装置与传感元件之间通过相应的导线连接，所述基于车辆桥壳形变量的称重传感系统还包括与所述导线相对应的导线管，所述弹性体内还设有安置导线管用的通孔；所述传感元件包括应变计及相应测量电路，所述弹性体上设有分布在应变计两侧的安装孔；所述弹性体通过安装支架固定在桥壳表壁的中性面位置处，安装支架其一端与桥壳焊接在一起，另一端穿过所述安装孔并由自锁螺母固定在安装孔处，其中所述安装支架与安装孔一一对应。
进一步，所述桥壳包括前轴桥壳与后轴桥壳。
进一步，还包括弹性体的保护罩，所述弹性体上设有用于安装保护罩的螺纹孔；保护罩通过与所述螺纹孔相适应的连接件固定在弹性体上。
进一步，所述应变计旁设有弹性体的应力缺口。
进一步，所述各安装支架、弹性体均为对称结构，其中各安装孔及应变计均处于弹性体的对称面位置处，且各安装支架、弹性体的对称面均与桥壳表壁的中性面平齐。
如果设想桥壳一类的梁式结构是由无数层纵向纤维组成的，由于横截面保持平面，说明纵向纤维从缩短到伸长是逐渐连续变化的，其中必定有一个既不缩短也不伸长的中性层（不受压又不受拉）。中性层是梁上拉伸区与压缩区的分界面。中性层与横截面的交线，称为中性轴。所有截面中性轴组成的平面称为中性面。
采用本发明测量汽车桥壳形变量的称重传感系统，具有如下技术效果：
1、将传感元件及其载体（弹性体）设于中性面上，该采集位置独特，侧向压力或拉力都小或基本没有，能有效保护传感元件；另外前后桥壳基本上承载了车辆的主要载荷，便于传感器的准确测量。
2把安装支架焊接到桥壳中性面上，再把弹性体以自锁连接的方式固定在安装支架上，整个过程方便快捷，不改变汽车结构，因而对安全性能无任何影响
3、根据称重准确度要求，可在前后轴桥壳上安装至少一个传感器，为减小偏载影响，以提高精度，可在每个桥壳上增加传感器的安装数量和位置。当然也可以在后轴上独立安装，但准确度相对较差。
4、设置导线管，便于将传感线路引入引出，最终将传感信号交由设置在他处的逻辑处理单元处理。
5、实现测量中，设置多个采集位置，不仅是前后轴车壳各设一个，也可以一个车壳内左右设置多个、左右侧各安装一个或多传感元件，由此最终读数与外载偏载程度、传感器安装位置、桥壳自身左右对称度等都有关系。因而在安装使用之前，应测量在相应检测位置处传感元件所测出的形变差对应于实际载荷的等效刚度系数，多个传感元件即对应有多个检测位置，测试多个传感元件检测同一载荷时各自不相关的等效刚度系数。
投入实际应用时，只要根据各个传感元件所测形变差以及各自的等效刚度系数，即可得到各个传感元件所测得的荷载值，再叠加各荷载值即可得到总的外载荷（具体参数由实验检测来确定，计算由数据处理装置中的软件设计来实现）。这一方法与外载是否左右对称、桥壳形状是否左右对称、两传感器是否对称安装等都没有关系，是一种通用的测试方法。
6、为了保护传感器受到外界撞击等，特设保护罩。
7、为了使应变计所处位置成为弹性体检测挠度变形的敏感位置，设置应力缺口，使应变计及其相邻位置成为弹性体应力应变集中的区域，提高传感器输出灵敏度。
8、将传感器设于桥壳表壁的中性面上，是为了减少桥壳表壁直接对传感器产生（除挠度方向上的）侧向力（测量反力），避免传感器产生与梁体挠度形变无关的形变量，影响测量的准确性与传感器使用寿命。
传感器安装时，保证传感器的对称面与桥壳表壁的中性面平齐，即整个传感器包括安装支架均沿被测梁中性面对称。传感器即测量梁安装支架处的挠度差。这样安装能有效的减少非挠度引起的输出，并能提高传感器的有效输出。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：
图1是本发明基于检测车辆桥壳形变量的称重传感系统的结构框图。
图2是本发明基于检测车辆桥壳形变量的称重传感系统在桥壳发生挠度形变前的状态示意图。
图3是与图2对应的桥壳发生挠度形变后的状态示意图。
图4是本发明基于检测车辆桥壳形变量的称重传感系统一种实施例中弹性体的结构示意图。
图5是与图4相对应的本发明基于检测车辆桥壳形变量的称重传感系统的结构示意图。（未绘出保护罩）
图6是与图5相对应的本发明基于检测车辆桥壳形变量的称重传感系统的俯视结构示意图。
图7是与图5相对应的本发明基于检测车辆桥壳形变量的称重传感系统的侧视结构示意图。
其中桥壳1、安装支架3、保护罩4、连接件5、中性面62、对称面61、导线管7、保护壳体8、弹性体9、自锁螺母10、安装孔11、螺纹孔12、应力缺口13、通孔14、应变计安装区15、测量电路安装区16。
具体实施方式
如图1至图7所示，一种基于车辆桥壳形变量的称重传感系统，包括传感元件与数据处理装置；
还包括承载所述传感元件的弹性体9，传感元件置于弹性体9内，所述弹性体9设于车辆桥壳1表壁上的中性面62位置处。
所述桥壳1包括前轴桥壳与后轴桥壳。其中若干弹性体9对称分布在桥壳1左右两侧。
所述数据处理装置设于车辆控制室内，数据处理装置与传感元件之间通过相应的导线连接，所述基于车辆桥壳形变量的称重传感系统还包括与所述导线相对应的导线管7，所述弹性体9内还设有安置导线管7用的通孔14。
所述传感元件包括应变计及相应测量电路，所述弹性体9上设有分布在应变计两侧的安装孔11；
弹性体9上设有专门的应变计安装区15及测量电路安装区16。
所述弹性体9通过安装支架3固定在桥壳1的中性面62位置处，安装支架3其一端与桥壳1焊接在一起，另一端穿过所述安装孔11并由自锁螺母10固定在安装孔11处，其中所述安装支架3与安装孔11一一对应。
还包括弹性体9的保护罩4，所述弹性体9上设有用于安装保护罩4的螺纹孔12；保护罩4通过与所述螺纹孔12相适应的连接件5固定在弹性体9上。
所述应变计旁设有弹性体9的应力缺口13。
所述各安装支架3、弹性体9均为对称结构，其中各安装孔11及应变计均处于弹性体9的对称面61位置处，且各安装支架3、弹性体9的对称面61均与桥壳1的中性面62平齐。
为了更好的保护应变计与应力缺口13，特在弹性体9上设置相应的保护壳体8。其中弹性体9选用合金钢材料，应变计采用电阻应变片。
所述数据处理装置可采用嵌入式系统或单片机系统，如ARM、51等。称重数据经处理后可接显示屏，也可通过无线远传。
对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (5)
1.一种基于车辆桥壳形变量的称重传感系统，包括传感元件与数据处理装置；其特征在于：
还包括承载所述传感元件的弹性体，传感元件置于弹性体内，所述弹性体设于车辆桥壳表壁上的中性面位置处，所述数据处理装置设于车辆控制室内，数据处理装置与传感元件之间通过相应的导线连接，所述基于车辆桥壳形变量的称重传感系统还包括与所述导线相对应的导线管，所述弹性体内还设有安置导线管用的通孔；所述传感元件包括应变计及相应测量电路，所述弹性体上设有分布在应变计两侧的安装孔；所述弹性体通过安装支架固定在桥壳表壁的中性面位置处，安装支架其一端与桥壳焊接在一起，另一端穿过所述安装孔并由自锁螺母固定在安装孔处，其中所述安装支架与安装孔一一对应。
2.如权利要求1所述的基于车辆桥壳形变量的称重传感系统，其特征在于：所述桥壳包括前轴桥壳与后轴桥壳。
3.如权利要求1所述的基于车辆桥壳形变量的称重传感系统，其特征在于：还包括弹性体的保护罩，所述弹性体上设有用于安装保护罩的螺纹孔；保护罩通过与所述螺纹孔相适应的连接件固定在弹性体上。
4.如权利要求1所述的基于车辆桥壳形变量的称重传感系统，其特征在于：所述应变计旁设有弹性体的应力缺口。
5.如权利要求1所述的基于车辆桥壳形变量的称重传感系统，其特征在于：所述各安装支架、弹性体均为对称结构，其中各安装孔及应变计均处于弹性体的对称面位置处，且各安装支架、弹性体的对称面均与桥壳表壁的中性面平齐。
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