CN203744913U - Lvdt式位移传感器及汽车载重测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LVDT式位移传感器及汽车载重测量系统，LVDT式位移传感器中的活动测量杆的感应芯可在内管中移动，从而使活动测量杆的位移变化转换成内管外的感应线圈的感应电动势发生变化，进而信号处理终端可将感应电动势的变化与汽车载重重量相对应，得到汽车当前载重重量的测量结果。由于采用感应式测量方式，这样，在汽车行进过程中，LVDT式位移传感器通过差动感应方式测量得到汽车的当前载重重量，具有稳定输出，同时可适应恶劣环境下工作，不会因灰尘干扰而对测量结果产生影响，保证了汽车载重测量结果的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及传感器及其应用领域，尤其涉及一种LVDT式位移传感器、汽车载重测量终端子系统及汽车载重测量系统。
背景技术
随着物流业务的迅速发展，汽车运输已形成较大产业规模。通常，交通事故中部分是由于汽车超载行驶而导致的。汽车载重测量作为保障行车安全的手段，其受到广泛关注。现有的一种汽车载重测量方法是采用超声波式位移传感器来进行，其主要工作原理是：将超声波式位移传感器安装在汽车的车架上，超声波式位移传感器可发出超声波信号到达与车架相对的车桥（如汽车车轴）上，并且可接收反射回的超声波信号。根据发射和接收的时间差，反映车桥和车架之间的距离，进而可反映汽车的承重重量。
但是，由于汽车行进过程中，空气中会聚集较大的灰尘，当灰尘散布在超声波式位移传感器的检测区域内时，灰尘会对超声波信号产生阻挡及反射，从而超声波式位移传感器会得到反映车架与灰尘之间距离的信号，而并非反映车桥与车架之间距离的信号，进而汽车承重重量的测量结果不准确。
发明内容
本申请提供一种LVDT式位移传感器及汽车载重测量系统，以保证汽车载重测量结果准确性。
根据本申请的第一方面，本申请提供一种线性可变差动变压器LVDT式位移传感器，包括：管体、活动测量杆，以及，感应线圈，所述管体包括：外管，以及同轴嵌套于该外管内的内管，所述感应线圈置于所述外管与内管之间的空间中，所述活动测量杆包括：固定杆，以及固定于该固定杆一端的感应芯，所述固定杆与管体活动式固定，并且设置有所述感应芯一端伸入所述管体以使所述感应芯与所述感应线圈之间产生电磁感应。
进一步地，所述外管一端固定有与所述固定杆相活动式装配的直线轴承。
进一步地，所述固定杆的位于所述管体以外的部分套设有防尘罩。
进一步地，所述固定杆上与所述感应芯相对一端设置有测量头，该测量头包括：与所述固定杆相固定且具有活动腔的安装头，以及限定于所述活动腔中并可在该活动腔中滚动的滚珠，所述安装头在所述活动腔的一侧开口供所述滚珠露出。
根据本申请的第二方面，本申请提供一种汽车载重测量终端子系统，包括：如上述的LVDT式位移传感器，以及与该LVDT式位移传感器相连、以依据所述LVDT式位移传感器所产生的初始信号获得汽车当前载重重量数据的信号处理终端。
进一步地，所述信号处理终端包括：用于对所述初始信号进行整流滤波的整流滤波电路、与该整流滤波电路相连以依据所述整流滤波后的信号得到对应的当前载重重量数据的控制芯片、与该控制芯片相连以将所述当前载重重量数据进行显示的显示模块，以及，与所述控制芯片相连以将所述当前载重重量数据发送给所述服务中心的无线通信模块。
进一步地，所述无线通信模块为GPRS模块或GPS模块。
根据本申请的第三方面，本申请提供一种汽车载重测量系统，包括：如上述的终端子系统，以及与所述信号处理终端通过无线方式连接以依据从所述信号处理终端所接收的当前载重重量数据进行汽车载重超重判断的服务中心。
本申请的有益效果是：
通过提供一种LVDT式位移传感器及汽车载重测量系统，LVDT式位移传感器中的活动测量杆的感应芯可在内管中移动，从而使活动测量杆的位移变化转换成内管外的感应线圈的感应电动势发生变化，进而信号处理终端可将感应电动势的变化与汽车载重重量相对应，得到汽车当前载重重量的测量结果。由于采用感应式测量方式，这样，在汽车行进过程中，LVDT式位移传感器通过差动感应方式测量得到汽车的当前载重重量，具有稳定输出，同时可适应恶劣环境下工作，不会因灰尘干扰而对测量结果产生影响，保证了汽车载重测量结果的准确性。
附图说明
图1为本申请实施例的LVDT式位移传感器的结构示意图。
图2为本申请实施例的LVDT式位移传感器的工作原理示意图。
图3为本申请实施例的汽车载重测量系统的结构示意图。
图4为本申请实施例的汽车载重测量方法的流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
请参考图1，本实施例提供了一种线性可变差动变压器（Linear Variable Differential Transformer，LVDT）式位移传感器，主要包括：管体1、活动测量杆2，以及，感应线圈3。管体1包括：外管11，以及同轴嵌套于该外管11内的内管12。感应线圈3置于外管11与内管12之间的空间中，包括初级线圈31及次级线圈32。感应线圈3绕设于内管12的外壁上。感应线圈3的设计可如图2所示，次级线圈32可包括串联的两个极性相反的子线圈。活动测量杆2包括：固定杆21，以及固定于该固定杆21一端的感应芯22，固定杆21与管体1活动式固定，并且设置有感应芯22一端伸入管体1以使感应芯22与感应线圈3之间产生电磁感应。
具体地，外管11一端固定有与固定杆21相活动式装配的直线轴承13。固定杆21上与感应芯22相对一端设置有测量头23。外管11开设有供与感应线圈3相连的线缆出线用的出线端盖14。固定杆21的位于管体1以外的部分套设有防尘罩4。由于直线轴承13与外管11之间是相对固定的，这样，在测量时，可有效避免活动测量杆2与管体1之间的寄生运动，保证测量的准确性。
汽车在行驶过程中，车架会在水平方向上摆动，而车架由于抵接测量头，使得测量头会带动固定杆在水平方向上摆动，而固定杆一般为刚性条形件，车架的大力摆动甚至会使得固定杆相对管体1大幅摆动而断裂。为解决这一问题，本实施例的测量头23可包括：与固定杆相固定且具有活动腔的安装头，以及限定于活动腔中并可在该活动腔中滚动的滚珠，安装头在活动腔的一侧开口供滚珠露出。安装头为一侧开口的空腔结构，开口的尺寸略小于滚珠的尺寸，以使滚珠仅可在安装头的活动腔内移动而不至于脱出。滚珠与车架抵接时，车架在水平方向上的摆动仅会使得滚珠在测量头中滚动而不会带动固定杆大幅摆动，避免了固定杆因此而断裂的问题。另外，固定杆还可以采用硬质可靠的材料进行加工，进一步保障其牢固性。
上述LVDT式位移传感器的工作原理大致如下述：测量头在外部部件（如汽车承重所用车架）带动下移动，固定杆也会同时沿直线轴承移动，感应芯在固定杆带动下在初级线圈及次级线圈之间移动，从而改变初级线圈与次级线圈之间的互感量，次级线圈产生的感应电动势变化，这样，由于次级线圈的子线圈电压极性相反，感应芯的位移量就变成了次级线圈的实时差动电压信号从线缆输出。与LVDT式位移传感器相连的信号处理终端即可根据存储介质中预存的差动电压信号与载重重量之间的关系，对应获得与实时差动电压信号对应的当前汽车载重重量。
请参考图3，本实施例还提供了一种汽车载重测量系统，包括：终端子系统5，以及服务中心6。上述终端子系统包括：如上述的LVDT式位移传感器51，以及与该LVDT式位移传感器51相连、以依据LVDT式位移传感器51所产生的初始信号获得汽车当前载重重量数据的信号处理终端52。服务中心6与信号处理终端52通过无线方式连接以依据从信号处理终端52所接收的当前载重重量数据进行汽车载重超重判断。信号处理终端52中可设置整流滤波电路、处理芯片以及存储介质等。整流滤波电路用于对LVDT式位移传感器51传来的电信号进行整流滤波处理并将处理所得实时差动电压信号输送至处理芯片。处理芯片根据输送来的实时差动电压信号，查找存储介质，并得到与实时差动电信号对应的当前载重重量数据。
在安装时，上述LVDT式位移传感器安装于汽车的车桥上，测量头抵接车架，LVDT式位移传感器用于在车架因载重而与车桥之间发生距离变化时，产生反映汽车当前载重重量的初始信号。
具体地，信号处理终端包括：用于对上述初始信号进行整流滤波的整流滤波电路、与该整流滤波电路相连以依据整流滤波后的信号得到对应的当前载重重量数据的处理芯片、与该处理芯片相连以将当前载重重量数据进行显示的显示模块，以及，与处理芯片相连以将当前载重重量数据发送给服务中心的无线通信模块。无线通信模块可以为通用无线分组业务（General Packet Radio Service，GPRS）模块或全球定位系统（Global Positioning System，GPS）模块等。
相应地，请参考图4，本实施例还对应提供一种汽车载重测量方法，该方法基于如上述的汽车载重测量系统，该方法包括：
步骤401，LVDT式位移传感器在汽车的车架因载重而与汽车的车桥之间发生距离变化时，产生反映汽车当前载重重量的初始信号；
步骤402，信号处理终端依据LVDT式位移传感器所产生的初始信号获得汽车当前载重重量，并将处理所得当前载重重量数据通过无线方式发送给服务中心；
步骤403，服务中心依据从信号处理终端所接收的汽车当前载重重量数据进行汽车载重判断。服务中心可存储与汽车对应的汽车限重数据，当汽车的当前载重重量数据超过汽车限重数据时，可判定为超重。当然，此时会要求信号处理终端在向服务中心发送当前载重重量数据时，需要返回指示该汽车的标识，从而服务中心才能查找到该汽车对应的汽车限重数据。
需要另外说明的是：
在本申请其他实施例中，感应线圈还可以填充于外管与内管之间的空间中。外管一端无需固定有上述直线轴承，而只需在外管一端形成供固定杆穿过并限定固定杆以防止其摆动的空腔，当然，在与固定杆接触的部分需要采用硬质材质，如不锈钢、铜等材质，以避免较大程度磨损，感应芯一般可采用铁质材料。传感器还可以固定在车架上，而测量头可与车桥相抵接。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (8)
1.一种线性可变差动变压器LVDT式位移传感器，其特征在于，包括：管体、活动测量杆，以及感应线圈，所述管体包括：外管，以及同轴嵌套于该外管内的内管，所述感应线圈置于所述外管与内管之间的空间中，所述活动测量杆包括：固定杆，以及固定于该固定杆一端的感应芯，所述固定杆与管体活动式固定，并且设置有所述感应芯一端伸入所述管体以使所述感应芯与所述感应线圈之间产生电磁感应。
2.如权利要求1所述的LVDT式位移传感器，其特征在于，所述外管一端固定有与所述固定杆相活动式装配的直线轴承。
3.如权利要求1所述的LVDT式位移传感器，其特征在于，所述固定杆的位于所述管体以外的部分套设有防尘罩。
4.如权利要求1所述的LVDT式位移传感器，其特征在于，所述固定杆上与所述感应芯相对一端设置有测量头，该测量头包括：与所述固定杆相固定且具有活动腔的安装头，以及限定于所述活动腔中并可在该活动腔中滚动的滚珠，所述安装头在所述活动腔的一侧开口供所述滚珠露出。
5.一种汽车载重测量终端子系统，其特征在于，包括：如权利要求1至4中任一项所述的LVDT式位移传感器，以及与该LVDT式位移传感器相连、以依据所述LVDT式位移传感器所产生的初始信号获得汽车当前载重重量数据的信号处理终端。
6.如权利要求5所述的子系统，其特征在于，所述信号处理终端包括：用于对所述初始信号进行整流滤波的整流滤波电路、与该整流滤波电路相连以依据所述整流滤波后的信号得到对应的当前载重重量数据的控制芯片、与该控制芯片相连以将所述当前载重重量数据进行显示的显示模块，以及，与所述控制芯片相连以将所述当前载重重量数据发送给所述服务中心的无线通信模块。
7.如权利要求6所述的子系统，其特征在于，所述无线通信模块为GPRS模块或GPS模块。
8.一种汽车载重测量系统，其特征在于，包括：如权利要求5-7中任一项所述的终端子系统，以及与所述信号处理终端通过无线方式连接以依据从所述信号处理终端所接收的当前载重重量数据进行汽车载重超重判断的服务中心。
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