CN102564549A - 车辆动态测重阵列压电传感器 - Google Patents

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岳正军
涂必文
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Abstract

本发明提供一种车辆动态测重阵列压电传感器，它包括有受力形变腔体和两组平行设置的石英压电传感器，两组所述石英压电传感器分别设置在所述受力形变腔体内，所述石英压电传感器的上下受力面分别与所述受力形变腔体的上下形变受力内腔面接触；所述受力形变腔体由测重受力顶板、测重支撑底板和两组外拱状形变侧壁构成，其中，两组所述外拱状形变侧壁分别设置在所述测重受力顶板和所述测重支撑底板之间，所述测重受力顶板与所述测重支撑底板平行设置。该车辆动态测重阵列压电传感器具有结构设计科学、受力均衡、一致性好、可实现动态测重、测量值精度高、测重效率高、易于生产和安装的优点。

Description

车辆动态测重阵列压电传感器
技术领域
本发明涉及一种测重传感器，具体的说，涉及一种车辆动态测重阵列压电传感器。
背景技术
现有车辆称重系统的传感器种类包括有力变换式、桥式、弯板式，等等，这些传感器的结构尺寸很大，且称量针对的是整个轴的重量；它通常由数以吨计的钢板制成，这样的设计浪费资源，而且在实际安装中，存在施工量大、施工周期长、安装复杂、水泥固化时间长影响交通等问题，在后期使用过程中，还存在排水不便、维护频繁的问题；再则，现有的传感器称重，大多数动态测量比静态测量精度差很多，给车辆通行带来很大麻烦，测量效率低下，影响交通。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种结构设计科学、受力均衡、一致性好、可实现动态测重、测量值精度高、测重效率高、易于生产和安装的车辆动态测重阵列压电传感器。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种车辆动态测重阵列压电传感器，它包括有受力形变腔体和两组平行设置的石英压电传感器，两组所述石英压电传感器分别设置在所述受力形变腔体内，所述石英压电传感器的上下受力面分别与所述受力形变腔体的上下形变受力内腔面接触。
基于上述，所述受力形变腔体由测重受力顶板、测重支撑底板和两组外拱状形变侧壁构成，其中，两组所述外拱状形变侧壁分别设置在所述测重受力顶板和所述测重支撑底板之间，所述测重受力顶板与所述测重支撑底板平行设置。
基于上述，它还包括有设置在所述受力形变腔体上的路面受力层。
基于上述，所述路面受力层和所述受力形变腔体的两侧分别设置有缓冲隔离层。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，该车辆动态测重压电传感器能够实现不停车测重，且动态测量值准确、精度高；另外，其耐候性好，无温度和时间漂移，横向偏载一致性好，固有频率高，称重准确度长期稳定可靠；再则，易安装，路面伤害小，施工周期短，使用寿命长，与路面寿命一致，适用于现有高速公路系统；该车辆动态测重阵列压电传感器结构设计科学，石英压电传感器受力均衡，一致性好，且采用两组石英压电传感器，即可测车速，又利于提高采集数据的准确性和精度，其具有结构设计科学、受力均衡、一致性好、可实现动态测重、测量值精度高、测重效率高、易于生产和安装的优点。
附图说明
图1是本发明的截面结构示意图。
图中：11.测重受力顶板，12.测重支撑底板，13. 外拱状形变侧壁，2.石英压电传感器，3.路面受力层，4.缓冲隔离层。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种车辆动态测重阵列压电传感器，该传感器整体呈长条状，它包括有呈长条状的路面受力层3、呈长条状的受力形变腔体和两组呈长条状的石英压电传感器2。
所述受力形变腔体由测重受力顶板11、测重支撑底板12和两组外拱状形变侧壁13构成，其中，两组所述外拱状形变侧壁13分别设置在所述测重受力顶板11和所述测重支撑底板12之间，所述测重受力顶板11与所述测重支撑底板12平行设置；该结构设计利于受力形变腔体竖向受力均衡，且两组外拱状形变侧壁13呈外拱形状，利于受力形变腔体竖向受力形变；两组外拱状形变侧壁13的形变有一定分力，但分力很小，并且分力与外力成正比。
两组所述石英压电传感器2彼此平行设置，两组所述石英压电传感器2分别设置在所述受力形变腔体内，所述石英压电传感器2的上下受力面分别与所述受力形变腔体的上下形变受力内腔面接触，所述石英压电传感器2的上下受力面位于所述受力形变腔体的竖向受力中心；所述路面受力层3设置在所述受力形变腔体的测重受力顶板11上。
通过两组所述石英压电传感器2，可计算出车辆的车速。
安装时，在垂直于公路的方向上挖105mm宽、70mm深的槽，然后，使所述测重支撑底板12朝下，将该压电传感器放置于所述槽内，再浇筑灌封固定即可。
所述测重支撑底板12与两侧的外拱状形变侧壁13相比，要往两侧伸出一定长度，这样是为了更好的将所述受力变形腔体固定在所述槽内。
所述路面受力层3和所述受力形变腔体的两侧分别设置有缓冲隔离层4，所述缓冲隔离层4由泡棉构成；在受力形变腔体向外产生形变时，缓冲隔离层4可起到缓冲作用，另外，在浇筑灌封固定时，可起到灌封材料与传感器之间的隔离作用。 
车辆通过路面受力层3，继而，将重力依次传递给测重受力顶板11和两组外拱状形变侧壁13，此时，受力形变腔体竖向受力并发生微量形变；受力形变腔体竖向形变，则受力形变腔体的上下形变受力内腔面将竖向力量传递给石英压电传感器2的上下受力面，此时，石英压电传感器2受力形变，产生电荷；即，利用石英压电效应，当车辆或重物压在石英晶体上，石英晶体两极产生电荷，因电荷量与外力大小成正比，用电路检测出所产生电荷的多少，即可计算出车辆或重物的重量。
压电效应是指某些晶体，当沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在其某两个表面上产生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种车辆动态测重阵列压电传感器，其特征在于：它包括有受力形变腔体和两组平行设置的石英压电传感器，两组所述石英压电传感器分别设置在所述受力形变腔体内，所述石英压电传感器的上下受力面分别与所述受力形变腔体的上下形变受力内腔面接触。
2.根据权利要求1所述的车辆动态测重阵列压电传感器，其特征在于：所述受力形变腔体由测重受力顶板、测重支撑底板和两组外拱状形变侧壁构成，其中，两组所述外拱状形变侧壁分别设置在所述测重受力顶板和所述测重支撑底板之间，所述测重受力顶板与所述测重支撑底板平行设置。
3.根据权利要求1或2所述的车辆动态测重阵列压电传感器，其特征在于：它还包括有设置在所述受力形变腔体上的路面受力层。
4.根据权利要求3所述的车辆动态测重阵列压电传感器，其特征在于：所述路面受力层和所述受力形变腔体的两侧分别设置有缓冲隔离层。
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