CN107101753A - 一种用于水平力检测的石英传感器及水平力检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于水平力检测的石英传感器和包括该石英传感器的水平力检测装置，其中，通过在第一分力杆与第一支撑体之间和第二分力杆与支撑体之间，分别设置第一压电石英和第二压电石英，并根据第一压电石英和第二压电石英上产生的电荷量，检测到石英传感器所受到的水平力，而且能够避免车轮垂直压力的作用对水平摩擦力的检测影响。

Description

一种用于水平力检测的石英传感器及水平力检测装置
技术领域
本发明涉及驱动轮检测技术领域，特别涉及一种用于水平力检测的石英传感器及水平力检测装置。
背景技术
《交通运输部令2016年第62号》中有规定：六轴及六轴以上汽车列车，其车货总质量超过49000千克,其中牵引车驱动轴为单轴的，其车货总质量超过46000千克。那么，按照上述规定，在施行时，需要根据牵引车驱动轴数来判断车货的超限标准，因此，在车辆重量检测的基础上，对车辆的驱动轴检测识别也势在必行。
驱动轴的识别主要是通过传感器检测车轮的水平摩擦力，不过车轮压力非常大，至少数百公斤，甚至几吨，而水平摩擦力仅为几十公斤甚至几公斤，由于传感器结构本身的形变受力和现场路面安装的不绝对水平，成小角度夹角，所以，在巨大垂直压力的作用下，结构非常易产生比水平摩擦力还要大的水平分力，而无法检测出真正的水平分力。因此，需要一种能够避免车轮垂直压力的作用，影响水平摩擦力检测的传感器结构。
发明内容
本发明的目的在于：解决现有的传感器结构，在检测车轮的水平摩擦力时，由于车轮垂直压力的作用，影响水平摩擦力的检测的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供一种用于水平力检测的石英传感器，其包括结构件，第一压电石英和第二压电石英，所述结构件具有基座、受力体以及连接所述基座与所述受力体的第一弹性体和第二弹性体；其中，
所述受力体包括受力板和导力杆，所述受力板的上表面为受力面，所述导力杆沿所述受力板下表面的对称线设置，并且所述导力杆的顶部具有第一分力杆和第二分力杆，其中，所述第一分力杆与所述第二分力杆关于所述受力板下表面的对称轴对称，所述第一分力杆顶部的端面和所述第二分力杆顶部的端面与所述受力板的夹角互补；
所述基座包括底板、第一支撑体和第二支撑体，并且在所述底板上向外延伸形成所述第一支撑体和所述第二支撑体，所述第一支撑体的顶部具有第一支撑面，所述第二支撑体的顶部具有第二支撑面；并且所述第一支撑面和所述第二支撑面与所述底板的夹角互补；
所述受力板与所述底板平行设置，所述第一压电石英设置在所述第一分力杆顶部的端面与所述第一支撑体的支撑面之间，用于根据第一分力杆施加的力，产生相应的电荷量；所述第二压电石英设置所述第二分力杆顶部的端面与所述第二支撑体的支撑面之间，用于根据第二分力杆施加的力，产生相应的电荷量。
根据一种具体的实施方式，所述第一支撑体和所述第二支撑体的底部连接为一体。
根据一种具体的实施方式，所述第一弹性体和所述第二弹性体的一端分别与所述导力杆连接，所述第一弹性体的另一端与所述第一支撑体连接，所述第二弹性体的另一端与所述第二支撑体连接，并且所述第一弹性体与所述第二弹性体是对称的。
根据一种具体的实施方式，所述第一分力杆顶部的端面与所述第一支撑面平行，所述第二分力杆顶部的端面与所述第二支撑面平行。
根据一种具体的实施方式，所述第一分力杆顶部的端面与所述受力板的夹角为10度～80度。
基于同一发明构思，本发明还提供一种运用了本发明石英传感器的水平力检测装置，其还包括，
电荷量检测模块，用于检测出所述第一压电石英和所述第二压电石英产生的电荷量；
差分输出模块，用于对所述第一压电石英和所述第二压电石英产生的电荷量进行差分处理，并输出相应数量的正电荷或负电荷；
水平力计算模块，用于根据所述差分输出模块输出正电荷或负电荷，判断水平力的方向，以及根据正电荷或负电荷的数量，计算水平力的大小。
根据一种具体的实施方式，所述水平力计算模块中用于计算水平力大小的参数，与所述第一分力杆顶部的端面和所述第二分力杆顶部的端面与所述受力板的夹角，以及与所述第一支撑面和所述第二支撑面与所述底板的夹角相关联。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明用于水平力检测的石英传感器，通过在第一分力杆与第一支撑体之间和第二分力杆与支撑体之间，分别设置第一压电石英和第二压电石英，并根据第一压电石英和第二压电石英上产生的电荷量，检测到石英传感器所受到的水平力，而且能够避免车轮垂直压力的作用对水平摩擦力的检测影响。
附图说明：
图1是本发明用于水平力检测的石英传感器的结构示意图；
图2是本发明水平力检测装置的结构示意图。
1-第一压电石英，2-第二压电石英，101-受力板，102-底板，103-第一弹性体，104-第二弹性体，105-导力杆。106-第一分力杆，107-第二分力杆，108-第一支撑体，109-第二支撑体。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
结合图1所示的本发明用于水平力检测的石英传感器的结构示意图；其中，该石英传感器包括结构件，第一压电石英1和第二压电石英2。结构件由基座、受力体以及连接基座102与受力体的第一弹性体103和第二弹性体104构成。
其中，受力体包括受力板101和导力杆105，受力板101的上表面为受力面，导力杆105沿受力板101下表面的对称线设置，并且导力杆105的顶部具有第一分力杆106和第二分力杆107，其中，第一分力杆106与第二分力杆107关于受力板101下表面的对称轴对称，同时第一分力杆106顶部的端面和第二分力杆107顶部的端面分别与受力板的夹角互补，即夹角之和为180度。
基座包括底板102、第一支撑体108和第二支撑体109，并且在底板102上向外延伸形成第一支撑体108和第二支撑体109，位于第一支撑体108顶部支撑面和位于第二支撑体109的顶部的支撑面分别与底板102的夹角互补，即夹角之和为180度。
受力板101与底板102平行设置，第一压电石英1设置在第一分力杆106顶部的端面与第一支撑体108的支撑面之间，用于根据第一分力杆106施加的力，产生相应的电荷量。第二压电石英2设置第二分力杆107顶部的端面与第二支撑体109的支撑面之间，用于根据第二分力杆107施加的力，产生相应的电荷量。
在本发明石英传感器的结构件中，第一分力杆106顶部的端面与第一支撑体108的支撑面平行，第二分力杆107顶部的端面与第二支撑体109的支撑面平行。而且，第一分力杆106顶部的端面与受力板101的夹角为10度～80度，第一分力杆106顶部的端面与受力板101的夹角确定时，能够获知，第二分力杆107顶部的端面与受力板101的夹角，第一支撑体108的支撑面与底板102的夹角，以及第二支撑体109的支撑面与底板102的夹角。
具体地，本发明石英传感器的基座中，第一支撑体108和第二支撑体109的底部连接为一体，从而增加第一支撑体和第二支撑体的稳定性。
在实施时，第一弹性体103和第二弹性体104的一端分别与导力杆105连接，第一弹性体103的另一端与第一支撑体108连接，第二弹性体104的另一端与第二支撑体109连接，并且第一弹性体104与第二弹性体105关于导力杆105对称。本发明石英传感器结构件中，通过弹性体将受力板上的导力杆与地板上的支撑体连接，使结构件受到较大的外力后，具有一定程度的可恢复能力。
结合图2所示的本发明水平力检测装置的结构示意图；其中，该水平力检测装置包括本发明的石英传感器，与装置中石英传感器的第一压电石英和第二压电石英分别连接的电荷量检测模块，以及差分输出模块和水平力计算模块。
其中，电荷量检测模块用于检测出石英传感器中的第一压电石英和第二压电石英产生的电荷量。差分输出模块用于对电荷检测模块检测到的第一压电石英和第二压电石英产生的电荷量进行差分处理，并输出相应数量的正电荷或负电荷。水平力计算模块根据该差分输出模块输出正电荷或负电荷，判断水平力的方向，以及根据正电荷或负电荷的数量，计算水平力的大小。
具体的，水平力计算模块中用于计算水平力大小的参数与石英传感器中结构件的结构有关，即与石英传感器中，第一分力杆顶部的端面和第二分力杆顶部的端面与受力板的夹角，以及与第一支撑面和第二支撑面与底板的夹角相关联。
上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (7)

1.一种用于水平力检测的石英传感器，其特征在于，包括结构件，第一压电石英和第二压电石英，所述结构件具有基座、受力体以及连接所述基座与所述受力体的第一弹性体和第二弹性体；其中，
所述受力体包括受力板和导力杆，所述受力板的上表面为受力面，所述导力杆沿所述受力板下表面的对称轴设置，并且所述导力杆的顶部具有第一分力杆和第二分力杆，其中，所述第一分力杆与所述第二分力杆关于所述受力板下表面的对称轴对称，所述第一分力杆顶部的端面和所述第二分力杆顶部的端面与所述受力板的夹角互补；
所述基座包括底板、第一支撑体和第二支撑体，并且所述底板的一侧形成所述第一支撑体和所述第二支撑体，所述第一支撑体的顶部具有第一支撑面，所述第二支撑体的顶部具有第二支撑面；并且所述第一支撑面和所述第二支撑面与所述底板的夹角互补；
所述受力板与所述底板平行设置，所述第一压电石英设置在所述第一分力杆顶部的端面与所述第一支撑体的支撑面之间，用于根据第一分力杆施加的力，产生相应的电荷量；所述第二压电石英设置所述第二分力杆顶部的端面与所述第二支撑体的支撑面之间，用于根据第二分力杆施加的力，产生相应的电荷量。
2.如权利要求1所述的用于水平力检测的石英传感器，其特征在于，所述第一支撑体和所述第二支撑体的底部连接为一体。
3.如权利要求1或2所述的用于水平力检测的石英传感器，其特征在于，所述第一弹性体和所述第二弹性体的一端分别与所述导力杆连接，所述第一弹性体的另一端与所述第一支撑体连接，所述第二弹性体的另一端与所述第二支撑体连接，并且所述第一弹性体与所述第二弹性体是对称的。
4.如权利要求1所述的用于水平力检测的石英传感器，其特征在于，所述第一分力杆顶部的端面与所述第一支撑面平行，所述第二分力杆顶部的端面与所述第二支撑面平行。
5.如权利要求4所述的用于水平力检测的石英传感器，其特征在于，所述第一分力杆顶部的端面与所述受力板的夹角为10度～80度。
6.一种运用了如权利要求1所述的石英传感器的水平力检测装置，其特征在于，还包括，
电荷量检测模块，用于检测出所述第一压电石英和所述第二压电石英产生的电荷量；
差分输出模块，用于对所述第一压电石英和所述第二压电石英产生的电荷量进行差分处理，并输出相应数量的正电荷或负电荷；
水平力计算模块，用于根据所述差分输出模块输出正电荷或负电荷，判断水平力的方向，以及根据正电荷或负电荷的数量，计算水平力的大小。
7.如权利要求6所述的石英传感器的水平力检测装置，其特征在于，所述水平力计算模块中用于计算水平力大小的参数，与所述第一分力杆顶部的端面和所述第二分力杆顶部的端面与所述受力板的夹角，以及与所述第一支撑面和所述第二支撑面与所述底板的夹角相关联。
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