JP3101637B2 - 特に車両の軸荷重、速度、軸距および総重量を動力学的に決定する力センサー装置 - Google Patents

特に車両の軸荷重、速度、軸距および総重量を動力学的に決定する力センサー装置

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JP3101637B2 JP03337087A JP33708791A JP3101637B2 JP 3101637 B2 JP3101637 B2 JP 3101637B2 JP 03337087 A JP03337087 A JP 03337087A JP 33708791 A JP33708791 A JP 33708791A JP 3101637 B2 JP3101637 B2 JP 3101637B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に車両の軸荷重、速
度、軸距（wheelbase)および総重量を動力学的に決定す
る力センサー装置、および力センサーを設置して、その
信号を評価し、これを較正する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】計重台により、または路面に配置可能
で、一般的に容易に輸送可能の計重装置によって車両の
静的重量を測定することは一般に行われている。これら
のものの１つの例はスイス国特許ＣＨ ５９７ ５９５
号に記載されているが、これにおいては、液圧作動トラ
ンスデューサーを介して基板上に載置される計重板を有
する計重プラットフォームが記載されている。この場合
荷重によって圧縮された液体の圧力が測定されるのであ
る。歪みゲージ機素とともに作動される計重プラットフ
ォームもまた公知である。従って、米国特許第３，９４
９，８２２号に記載されている計重プラットフォームは
荷重によって撓み得る基板および計重板より成ってい
て、これにより撓みが歪みゲージによって測定されるよ
うになっている。両者の計重プラットフォームは比較的
厚く、登らせるための駆動傾斜部を設けられている。明
らかなように、これらのものは軸荷重の静的重量測定ま
たは甚だ緩徐に動く車両にしか適していない。
【０００３】しかし、益々増加する車両の交通量を考え
ると、近代的な軸荷重の決定方法は動力学的、すなわち
車両が速度を低下させる必要を伴わずに行われ得るもの
でなければならない。道路の頂面に埋設される所謂ピエ
ゾケーブルによって軸荷重および車両の重量を決定する
企図は既に行われている。信号素子として、ピエゾケー
ブルはピエゾ箔またはピエゾ化合物を含んでいる。これ
らのものの測定感度は甚だ温度に敏感である。頂面に埋
設されたピエゾケーブルを有する測定装置は力吸収面が
小さく、またプラスティックケーブルの圧縮能力のため
に不安定になる傾向があり、このことが測定感度の変化
および測定の零点の不安定のような他の測定の不適当性
を生じさせるのである。さらに、軸荷重および車両の重
量の測定結果は、大部分ピエゾケーブルの屡不満足な絶
縁抵抗のために甚だ不正確になるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、短い
間隔で引続いて間隔をおかれた２つの力センサーを有利
に使用して上述の欠点を克服し、軸荷重、速度、軸距お
よび総重量を動力学的に決定できるような力測定装置す
なわち力センサー装置を提供することである。
【０００５】このような力センサー装置は道路の如何な
る幅にも適当で、コンクリート道路に対すると同様にア
スファルト道路に対しても簡単な方法で設置可能でなけ
ればならない。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】上述の問題は、本発明の特
徴によって、中空部１より成る力センサーを道路に埋設
し、この中空部内に複数のピエゾ素子を嵌合させて、こ
の中空部１の全長にわたって一定の力測定感度を与え、
またグループをなすか、または個々にこれらのピエゾ素
子を電気的に直列に接続し得るように配置させ、これに
より増幅器、センサーおよび終端ユニットから組立てら
れる簡単に設置可能のモジュールを得られるようになす
ことによって解決されるのである。
【０００７】
【実施例】本発明は、以下に添付図により種々の実施例
を示すことによって、さらに詳しく説明される。
【０００８】図１は円筒形の中空部（管状センサー）を
有する本発明による力センサーを通る断面を示した斜視
図を示している。この中空部１は長手方向軸線内に凹部
２を含んでいて、その中にピエゾ素子４が圧入嵌合され
るが、この場合、３は力導入部分−２つのピエゾディス
ク７である。これらのものの間には信号伝達装置として
導電性箔５が配置されている。このようにして作られた
ピエゾ素子４はｚ方向に働く力に実質的に感応するよう
に設計されている。この力Ｐは力導入部分６を介して導
入されるようになっている。後述のように、この力セン
サーは大体道路の頂面に配置され、力Ｐがこの道路上の
車両の重量から生じるようになっている。力Ｐは導電性
箔５内に例えば正の電荷を生じさせ、力導入部分７内に
負の電荷を生じさせるようになされるのである。力導入
部分７は中空部全体を通る絶縁セラミック帯片の形状ま
たは個々の部分になすことができる。力導入部分７がセ
ラミックによって作られている場合には、現在の技術に
よる金属処理された部分が設けられて、負の電荷が放出
されるようになされなければならない。
【０００９】しかし、力導入部分７を金属で作り、金属
の中空部を介して直接に負の電荷を放出させることも可
能である。
【００１０】しかし、中空部を電気導線として役立たせ
ないで、梱包および力の導入のためのみに使用する方が
安全である。
【００１１】ピエゾ素子４は機械的に予備荷重を与えら
れるのである。この予備荷重は組立の間に中空部１をｘ
方向に横方向に圧縮して、凹部２が値Δｈ（図２）だけ
ｚ方向に拡げられ、その後でピエゾ素子４がこの凹部２
内に導入されることによって得られるのである。横方向
の圧縮力を除去した後で、この拡げられた状態がなくな
り、中空部１および凹部２の適当な寸法決めによってピ
エゾ素子が弾性的な予備荷重を保持するようになされる
のである（図２）。ピエゾディスク３の材料としては、
結晶性材料およびピエゾセラミックまたはピエゾ箔が使
用できる。中空部１は例えば引抜き加工された内面離隔
形状を有する不銹鋼の管またはアルミニウム合金の押出
し加工された管より成ることができる。また適当なプラ
スティックより成ることもできる。約２０から３０mmの
外径が組込みの目的に有効であることが証明されてい
る。
【００１２】図３は本発明による力センサー装置を示し
ている。図３の（ａ）は如何にして増幅器モジュール１
１が直接に長さｌの力センサー１に取付けられるかを示
している。図３の（ｂ）はこの連結状態を波形管ケーブ
ル１０の形態で示している。長さｌの力センサー（２０
ｍまでになし得る）は製造および設置を容易にするため
に長さｌ1 の別々の部片に分割されている。これらのセ
ンサーモジュール１２は約１から２ｍまでの長さにする
のが望ましく、ともにプラグ接続、溶接または接着され
ることができる。力センサーを道路の幾何学的形状に合
致させるために、角度γが１°から３°までになし得る
ような若干の弾性を有する連結機素を設けるのが有利で
ある。
【００１３】図４は連結部片１４を有する管状の増幅器
モジュール１１を示している。
【００１４】図５は雄および雌の連結部片１４を有する
センサーモジュール１２を示している。
【００１５】図６は本発明による力センサー装置の終端
部を構成する終端モジュール１３を示している。３つの
異なる部分を含むこれらのモジュールの組立は基本的に
は総ての組立の要求条件と同じである。
【００１６】明らかなように、これらの連結部片１４は
機械的および電気的機能を行わなければならないのであ
る。
【００１７】図７において、複数のセンサーモジュール
１２が輸送のために折畳み状態で準備され、次に設置の
ために互いに嵌合されることができることが示されてい
る。簡単な連結フランジ１５がこのために設けられて、
ともに溶接または接着されるようになされることができ
る。
【００１８】封止化合物が噴射開口１６を介して導入さ
れることができる。
【００１９】図８は図１の実施例と同様の本発明による
力センサーの実施例を通る断面図を示している。図１の
実施例との主な相違点は、商業的に入手可能な管であっ
て、力が別個の力導入部分７、すなわち絶縁層９によっ
て中空部１から絶縁されている部分７を通って導入され
るようになっている点である。このことは中空部１から
の両方の信号導線を別々に保持して、測定装置が干渉を
受け難いようになすのを可能になすのである。信号は一
方では導電性箔５によって導き出され、他方においては
力導入部分７の溝内に導電性の状態で配置される信号導
線８によって導き出されるようになっている。また図８
に示される力センサーの実施例も機械的には図１の変形
形態を構成していて、中空部１が管より成り、同様に特
別な万力にて横方向に圧縮されることによって弾性的に
変形され得るのである。
【００２０】図９は六角形のチューブの形状の本発明に
よる中空部を示していて、この六角形の管も同様にｘ方
向に圧縮されることによって機械的に開放され得るよう
になっている。他の中空部も考えることができる。
【００２１】図１０は短い間隔をおいて配置されるピエ
ゾ素子４、信号導線８および導電性箔５を有する図８に
よる力センサーを長手方向断面図で示している。
【００２２】記述の本発明の実施例においては、力セン
サーに組込まれる電気的構成要素は増幅器モジュール１
１内に収容されている。これらの構成要素は通常電荷増
幅器(charge amplifier)またはインピーダンスコンバー
ターである。一体化されたインピーダンスコンバーター
は接続ケーブルに高抵抗を必要としないのである。ここ
で、以下に図１４の説明にてさらに詳しく説明されるよ
うに、個々のピエゾ素子４が並列接続によって電気的に
接続され、これによって生じるピエゾ素子のグループか
らの測定信号が別々に導き出され、すなわち図１４に示
されるような信号処理装置１９に導かれるのである。少
なくとも１つがそれぞれのグループに対して設けられる
ようになっている前置増幅器は例えば図１１に示される
ように中空部１内に配置されることができる。図１１に
示される実施例においては、前置増幅器１８は電気的絶
縁ピエゾ素子４の両側に取付けられて、一方では導電性
箔５に電気的に接続され、他方においては互いに電気的
に絶縁された信号導線８の１つに接続されている。図示
の２つの他の信号導線８は他のピエゾ素子４またはピエ
ゾ素子４のグループから生じた測定信号を導き出すよう
になっている。
【００２３】信号導線８、前置増幅器１８およびその他
の電気的構成要素を中空部１の内部に内蔵させるのが有
利である。何故ならば、これによりこれらのものが外部
からの腐食の影響に対して保護され、電気的に遮蔽され
るからである。
【００２４】別々に測定信号を導き出すことは、１つの
信号導線が遮断された場合にも、それの唯１つのピエゾ
素子４またはピエゾ素子４のグループを除いて、力セン
サー全体が作動を遮断されることがない点でさらに利点
を有する。直列接続によれば、場合によって力センサー
全体が不作動になされる恐れがある。さらに、何れの前
置増幅器も組合されるピエゾ素子または複数のピエゾ素
子４の局部的な測定感度が調節され、これによって較正
されるのを可能になすのである。
【００２５】図１２は本発明による力センサーに対する
簡単な組立手順を示している。導電性箔５、それぞれの
側部に対をなして接着されたピエゾディスク３、力導入
部分７および信号導線８は１から２ｍまでの長さの、リ
ンクチェーンと同様の予備組立ユニットを形成してい
る。
【００２６】中空部１（この場合管になされている）
は、図２に示された手順と似た方法でｚ方向に横方向に
押圧することによって拡げられて、チューブ内に上述の
組立ユニットを導入するのに充分な空間を与えるように
なされる。横方向の押圧力が除かれると、チューブは再
び収縮して、ピエゾ素子４を有する組立ユニットが弾性
的な予備荷重を受けた状態になされるのである。これら
の図に示された実施例は中空部の円形の断面を示してい
るが、正方形、矩形、六角形およびその他の断面も可能
である。
【００２７】図１３は管状のセンサー上を移動する車軸
を検出するための本発明による力センサー装置を使用し
た測定装置を示している。
【００２８】図１３の（ａ）は２路の道路を通る断面図
を示している。センサーモジュール１２は頂面２０内に
或る深さ「ｔ」で埋設されて波形管ケーブル１０によっ
て信号処理装置１９に接続されている。
【００２９】車両の速度を検出するために２つのこのよ
うな力センサー装置が通常１０ｍになされる或る距離で
配置されている。
【００３０】図１３の（ｂ）はこのような力センサー装
置内に配置されるピエゾ素子４の回路を示している。こ
れらのものは総て直列に接続され、導電性箔５および信
号導線８だけが信号処理装置１９の前置増幅器に導かれ
るようになっている。
【００３１】図１３の（ｃ）は車両２１およびその直ぐ
後の貨物自動車２２が力センサー装置上を駆動される時
に記録される信号を示している。
【００３２】コンピューター内で、測定されたパルスが
アルゴリズムによって直ちに軸荷重値に変換されること
ができる。２つの装置を引続いて配置することによっ
て、パルスの立上りが直接に速度を測定するのに使用さ
れ得るのである。
【００３３】このような装置の制限条件は、２つの車両
が正確に同じ時間に力センサー装置を通過した時である
ことは明らかである。このような場合には、通過されて
いる道路のピエゾ素子４を主交通路の信号処理装置とは
離隔されている信号処理装置１９に接続するのが有利で
ある。このことは全く可能なことである。
【００３４】図１４は本発明による力センサー装置の全
長にわたる感度の個々の精細度を有する極端な場合を示
している。
【００３５】図１４の（ａ）は図１３の（ａ）と同様に
２路の道路を通る断面図を示している。
【００３６】図１４の（ｂ）は力センサー装置内に配置
されるピエゾ素子４の回路を示している。この場合、対
をなすピエゾ素子４が別々の信号導線８によって信号処
理装置１９に接続されている。さらに極端な場合は、単
一のピエゾ素子４毎にこれを信号処理装置に接続するこ
とである。図１４の（ｃ）に示されるように、このこと
は道路の幅を数ダースの個々の部分に分割することによ
って全く新しい可能性を与えるのである。
【００３７】図１４の（ｃ）は１日全体を積分した道路
荷重線図を示している。このことは個々の道路の部分の
荷重状態に関する甚だ重要な情報を得るための路面調査
を可能になすのである。
【００３８】図１５は例えばコンクリート道路に設けら
れるような掘削輪郭形状の寸法を示している。最良の経
験的な値：角度α、切削半径Ｒおよび深さｔは広範な系
列試験から収集されたのである。
【００３９】図１６は設置状態を断面で示している。力
センサーはこの図の左半分に示されるように直接に掘削
面に配置されることができるが、またはこの図の右半分
に示されるようにレール２５内に配置されることもでき
る。このレール２５はまた支持ピン２８によって道路に
強固に固定されるのである。特に重要なことは、開放角
度αおよび充填物２６および側壁の間の接着である。力
導入部分６に、ピンまたは帯材の形状で管状部分に取付
けられる力伝達部分２７を設けるのが有利である。この
ことに関して広範な試験がまだ進行中である。またアス
ファルトまたはコンクリート道路の何れに装備するかに
関係して充填化合物２６の組成が甚だ重要である。系列
試験に基づいて、プラスティック成分を混合することに
より、この充填が最良になされ得るのである。その目的
は何年間も信頼性を有して作動できる本発明による力セ
ンサー装置を設置することである。
【００４０】この場合、車両の型式を照合して、これら
の型式を分類するために、軸荷重、車両速度および軸距
を検出する電子的評価装置にまで拡張することは提案さ
れない。技術文献は既に交通管理装置について極めて大
なる知識を包含している。今日まで、これらの装置は殆
ど路面に配置された誘導コイルに基礎を置いて来た。こ
れらの内の若干のものはピエゾケーブルセンサーによっ
て補足されて来た。
【００４１】しかし、今日まで、信頼性のある交通管理
装置は可能でないことが証明されている。何故ならば信
頼性のある軸荷重センサーが得られなかったからであ
る。
【００４２】従って、本発明による力センサー装置はソ
リッドステートセンサー装置による商業的要求に合致し
たもので、このようなソリッドステートセンサー装置の
最大荷重における変形量は数μｍの範囲で、感度はモー
ターサイクルから４０トンの貨物自動車までの範囲に拡
張されるのである。
【００４３】ピエゾ電気による測定方法は高度に動力学
的な作動を記録するのに理想的なものである。ピエゾ電
気による測定方法はまた総ての公知の測定装置の内で最
も高い精細度を有する。唯１つの導線によって導き出さ
れる簡単な信号によって数ダースの個々のピエゾ素子を
別々に信号処理装置１９に連結するのが全く可能になる
のである。
【００４４】さらに決定的に重要なことは、ピエゾ素子
が、信号処理装置１９内で高電圧に変換される測定エネ
ルギーを自分で発生することである。ピエゾ素子によれ
ば、例えば測定素子が歪みゲージに嵌合される場合に生
じるような力センサー装置の加熱を生じることがなく、
従って、本発明による力センサー装置は常に環境温度に
なされて、境界層の問題が回避されるのである。
【００４５】ピエゾ電気的全長増幅器は１５年間も公知
であった。ソリッドステート技術を利用することによっ
て、前置増幅器は数立方センチメーターにまで小型化さ
れることができたのである。
【００４６】ハイブリッド電荷増幅器(hybrid charge a
mplifier) は道路交通の温度および衝撃に対して全く適
している。これらのものは如何なる数のピエゾ素子４が
接続されてもそれに無関係にピエゾ素子４の一定の感度
を可能になすのである。
【００４７】従って、本発明による力センサー装置は益
々増加する複雑な交通事情の制御および橋上、トンネル
内等の著しく混み合う道路状態の管理の両者において重
要性を占める多くの可能性を開くものである。
【００４８】さらに広い連結状態を利用することによっ
て、本発明による装置は輸送の流れの方向を満足に記録
し、国際的な輸送ルートの完全な監視を得るのを可能に
なすのである。
【００４９】最後に、この装置は交通の流れから過荷重
の車両を分離させることができるのである。
【００５０】本発明によれば、５から２００km/hまでの
車両速度にて信頼性のある重量の記録を得ることができ
ると考えられる。
【００５１】本発明による装置の他の興味のある応用面
は工場施設内の物品の動きおよび空港の滑走路における
運動を記録することである。
【００５２】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているか
ら、短い間隔で引続いて間隔をおかれた２つの力センサ
ーを有利に使用し、従来技術の欠点を排除した軸荷重、
速度、軸距および総重量を動力学的に決定できる優れた
力センサー装置が提供されるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】円筒形の中空部（管状センサー）を有する本発
明による力センサーを通る断面を示す斜視図。
【図２】横方向に緊締することによって円形断面の中空
部を開放させて組込みを行うのを示している断面図。
【図３】組込みの準備ができている力センサーを示す側
面図であって、図３の（ａ）は力センサーに直接連結さ
れた増幅器モジュールを示す図であり、図３の（ｂ）は
力センサーに連結された波形管によって別々に連結され
る増圧モジュールを示す図。
【図４】増幅器モジュールを示す断面図。
【図５】プラグおよびソケット連結部を有するセンサー
モジュールを示す側面図。
【図６】プラグおよびソケット連結部を有する終端測定
モジュールを示す側面図。
【図７】輸送のための準備状態に折畳まれたセンサーモ
ジュールを示す断面図。
【図８】力導入部分がチューブから電気的に絶縁された
管状中空部を通る断面図。
【図９】六角形の中空部を通る断面図。
【図１０】図８による管状センサーを通る長手方向断面
図。
【図１１】前置増幅器に嵌合された管状センサーを通る
長手方向断面図。
【図１２】開放された中空部内に導入された導電性箔、
その両側に固定されたピエゾディスク、力導入部分およ
び信号導線より成る組立ユニットによる望ましい組手順
を示す長手方向断面図。
【図１３】車両をするための測定装置を示す説明図。
【図１４】道路の荷重の状態を決定するための測定装置
を示す説明図。
【図１５】道路の頂面の凹部を通る断面図。
【図１６】概略的に示された内蔵力センサーおよび力導
入部分を有する図１５による凹部を通る断面図。
【符号の説明】
１ 中空部 ２ 凹部 ３ 力導入部分、すなわちピエゾディスク ４ ピエゾ素子 ５ 導電性箔 ６ 力導入部分 ７ ピエゾディスク、すなわち力導入部分 ８ 信号導線 ９ 絶縁層 １０ 波形管ケーブル １１ 増幅器モジュール １２ センサーモジュール １３ 終端モジュール １４ 連結部片 １５ 連結フランジ １６ 噴射開口 １８ 前置増幅器 １９ 信号処理装置 ２０ 道路の頂面 ２１ 車両 ２２ 貨物自動車 ２５ レール ２６ 充填物 ２７ 力伝達部分 ２８ 支持ピン Ｐ 力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マリオ ジョルゲット スイス国ウィンターツール，オベルフェ ルトシュトラーセ 87 (72)発明者 ダリオ バルベリス スイス国ニーデルハスリ，アイエルバッ ハシュトラーセ 31 (72)発明者 マルカス カプレツ スイス国チューリッヒ，イムビスビュー ルシュトラーセ 29 (56)参考文献 特開 平４−231824（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−213027（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−23731（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01G 19/03

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特に車両の軸荷重、速度、軸距および総
    重量を動力学的に決定する力センサー装置において、道
    路に置かれる中空部（１）より成る力センサーであっ
    て、前記中空部（１）内に複数のピエゾ素子（４）が嵌
    合され、この中空部（１）の全長にわたって一定の力測
    定感度を与え、また前記ピエゾ素子（４）が電気的に直
    列にグループをなし、または個々に接続されるように配
    置されて、増幅器、センサーおよび終端ユニットから組
    立られる容易に配置可能のモジュールを作り得るように
    なされている前記力センサーを有することを特徴とする
    力センサー装置。
  2. 【請求項２】 前記中空部（１）が長手方向（ｙ軸）の
    凹部（２）を有し、この凹部内に複数のピエゾ素子
    （４）が力導入部分（６，７）によって圧入嵌合され
    て、これらのピエゾ素子が永久的な弾性的予備荷重を与
    えられた状態になされていることを特徴とする請求項１
    に記載された力センサー装置。
  3. 【請求項３】 前記中空部（１）が円形断面の管であっ
    て、この管内でピエゾディスク（３）が力導入部分
    （７）の間に嵌合されて、これらのピエゾディスクが永
    久的な弾性的予備荷重を与えられた状態になされている
    ことを特徴とする請求項１に記載された力センサー装
    置。
  4. 【請求項４】 前記中空部（１）が六角形部（１）のよ
    うな異なる幾何学的形状の管になされていて、この菅内
    でピエゾディスク（３）が力導入部分（７）の間に嵌合
    され、前記中空部が金属またはプラスティックより作ら
    れ得るように、前記ピエゾディスクが永久的な弾性的予
    備荷重を与えられた状態になされていることを特徴とす
    る請求項１に記載された力センサー装置。
  5. 【請求項５】 前記使用される中空部がｘ軸の方向に機
    械的な圧縮状態に置かれることができ、これにより対応
    する弾性的開口（Δｈ）がｚ軸内に生じ、ピエゾ素子が
    嵌合されるのを可能になしていることを特徴とする請求
    項１から請求項４までに記載された力センサー装置。
  6. 【請求項６】 前記力導入部分（７）が前記中空部
    （１）から電気的に絶縁されていることを特徴とする請
    求項１、請求項２、請求項３、請求項４および請求項５
    に記載された力センサー装置。
  7. 【請求項７】 前記力センサー装置が、若干数のセンサ
    ーモジュール（１２）、直接または波形管ケーブル（１
    ０）を介して連結される増幅器モジュール（１１）およ
    び終端モジュール（１３）を含む中空部のセンサーより
    成っていて、これらの個々のモジュールが挿入可能のコ
    ネクター（１４）、溶接フランジ（１５）または接着フ
    ランジ（１５）によって連結されるようになされて、こ
    れにより金属またはプラスティックフランジ（１５）が
    同じように使用でき、これらのフランジが所望の場合に
    嵌合の後でプラスティックを充填され得ることを特徴と
    する請求項１から請求項６までに記載された力センサー
    装置。
  8. 【請求項８】 前記中空部のセンサーが梱包体になされ
    て、折畳み装置としてセンサーモジュールの長さにわた
    って有線状態で供給されて、この折畳み装置が道路の建
    設現場にて開梱されて配置され、これにより連結片（１
    ４）またはフランジ（１５）の若干の弾性が前記センサ
    ーを道路の中高形状に適合できるようになされているこ
    とを特徴とする請求項１から請求項７までに記載された
    力センサー装置。
  9. 【請求項９】 前記ピエゾ素子（４）が前置増幅器（１
    ８）に接続されていることを特徴とする請求項１から請
    求項８までに記載された力センサー装置。
  10. 【請求項１０】 一線に配置された前記ピエゾ素子
    （４）が電気的に並列に接続されて入力導線を介して電
    荷増幅器（１１）に接続されていることを特徴とする請
    求項１から請求項９までに記載された力センサー装置。
  11. 【請求項１１】 前記ピエゾ素子（４）がグループをな
    して配置されて、導き出され、電気的に絶縁されて個々
    のグループからの測定信号を処理するようになされ、こ
    れによりこれらのグループが前置増幅器（１８）を有し
    ても、または有しないでもよいようになされていること
    を特徴とする請求項１から請求項１０までに記載された
    力センサー装置。
  12. 【請求項１２】 それぞれの個々のピエゾ素子（４）の
    測定信号がオッドにて導かれ、別々に処理されるように
    なされ、これにより個々のピエゾ素子（４）が前置増幅
    器（１８）を有しても、または有しないでもよいように
    なされていることを特徴とする請求項１から請求項１１
    までに記載された力センサー装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１に記載された力センサーに対
    する組立手順において、ピエゾ素子（４）が両側に接着
    された弾性チェーンを形成する導電性金属箔（５）およ
    び信号導線（８）を有し、これによって総てのピエゾ素
    子（４）が前記開放された中空部内に引入れられて、前
    記チェーンの横方向の歪みが解除され、これにより総て
    の空気間隙が取除かれて、ピエゾ素子（４）の完全な直
    線性および感度が保証されるようになされている組立手
    順。
  14. 【請求項１４】 交通量を記録するために力信号のみが
    道路の全幅にわたってf/(t) によって測定されることを
    特徴とする請求項１から請求項１３までに記載された力
    センサー装置の評価方法。
  15. 【請求項１５】 道路の幅の何れの部分からの信号も別
    々に評価して、車両を把握して道路の荷重線図を作り得
    る可能性を特徴とする請求項１から請求項１３までに記
    載された力センサー装置の評価方法。
  16. 【請求項１６】 車輪動力計を備えた較正トレーラーを
    使用して、個々の道路の部分の感度が信号処理装置（１
    ９）内で調節できる可能性を特徴とする請求項１から請
    求項１５までに記載された力センサー装置の較正方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022523224A (ja) * 2019-03-08 2022-04-21 キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト Ｗｉｍセンサーのための較正及びサイト選択、並びにｗｉｍセンサー
JP7105295B2 (ja) 2019-12-16 2022-07-22 キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト Ｗｉｍ力変換器及びそのようなｗｉｍ力変換器のハウジング・プロファイル

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4333532A1 (de) * 1993-10-01 1995-04-06 Pietzsch Ag Radlastsensor mit piezoelektrischem Meßelement sowie Verfahren zum Herstellen des Radlastsensors
CH689599A5 (de) * 1993-11-23 1999-06-30 Kk Holding Ag Aufnehmer-Anordnung zum Einbau in Fahrbahnen zwecks Erfassung der Gewichte und/oder der fahrdynamischen Reaktionen von Fahrzeugrädern.
EP0691530B1 (en) * 1994-07-06 2000-02-09 Omron Corporation Method and apparatus for measuring axle load of a running vehicle
US5850192A (en) * 1996-12-27 1998-12-15 Minnesota Mining And Manufacturing Company Apparatus for sensing vehicles
EP0866323A3 (de) * 1997-02-25 1999-02-17 K.K. Holding AG Messplattform für Gewichts- und Bremssystem-Monitoring Anlagen
US6526834B1 (en) 2000-08-23 2003-03-04 Measurement Specialties, Incorporated Piezoelectric sensor
AU2001283754A1 (en) * 2000-09-15 2002-03-26 K.K. Holding Ag Monitoring and guiding of the traffic flow in road tunnels, on bridges and otherrestricted stretches
SI1806710T1 (sl) 2005-12-29 2010-06-30 Aldo Tonelli Senzor integriran v sloju cementnega materiala tlaka in varnostni sistem ki vključuje tak senzor
US7812508B2 (en) * 2008-02-06 2010-10-12 Innowattech Ltd. Power harvesting from railway; apparatus, system and method
DE102008024737B3 (de) 2008-05-20 2010-01-07 SectorCon Ingenieurgesellschaft für System- und Softwaretechnik mbH Piezoelektrischer Sensor zur Druckfluktuationsmessung
DE102008026483A1 (de) * 2008-06-03 2009-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Brückenlasten
US8278800B2 (en) 2008-08-21 2012-10-02 Innowattech Ltd. Multi-layer piezoelectric generator
DE202008017817U1 (de) 2008-10-13 2010-08-26 Batsch Waagen & Edv Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung von Rad- und/oder Achslasten und/oder Gesamtgewichten von fahrenden Straßenfahrzeugen
NL2004500C2 (nl) † 2010-04-01 2011-10-04 Konink Bam Groep Nv Systeem en werkwijze voor het bepalen van aslast en/of totaalgewicht van een voertuig, alsmede sensorinrichting.
CH705261A1 (de) 2011-07-07 2013-01-15 Kistler Holding Ag Verfahren zum Verbinden einer Membran an ein Sensorgehäuse.
CH705675A1 (de) 2011-10-20 2013-04-30 Kistler Holding Ag Hohlprofil-Aufnehmer.
CH705762A1 (de) 2011-11-04 2013-05-15 Kistler Holding Ag Verfahren zum Wiegen eines Fahrzeuges, sowie Messeinrichtung und Messkette hierfür.
CH705783A1 (de) 2011-11-18 2013-05-31 Kistler Holding Ag WIM Hohlprofil.
CH706013A1 (de) 2012-01-11 2013-07-15 Kistler Holding Ag Sensorpaket für WIM Sensor und WIM Sensor.
JP2013174481A (ja) * 2012-02-24 2013-09-05 Toda Constr Co Ltd 車両軸重計測システム及びこれを用いた橋梁の監視システム
US9429463B2 (en) 2013-03-04 2016-08-30 International Road Dynamics, Inc. System and method for measuring moving vehicle information using electrical time domain reflectometry
CN104236688B (zh) * 2013-11-09 2016-08-17 四川奇石缘科技股份有限公司 一种压电式车辆动态称重传感器
FR3019291B1 (fr) 2014-03-31 2017-12-01 Institut Francais Des Sciences Et Technologies Des Transp De L'amenagement Et Des Reseaux Dispositif d'acquisition, procede de fabrication de celui-ci, procede de mesure de force
CN104101410A (zh) * 2014-07-18 2014-10-15 郑州衡量电子科技有限公司 车辆动态称重压电传感器
EP3499199B1 (de) 2017-12-15 2021-09-01 Kistler Holding AG Wim sensor und verfahren zur herstellung des wim sensors
EP3537116B1 (de) * 2018-03-05 2022-05-11 Kistler Holding AG Verfahren zum einbau eines weigh-in-motion sensors in eine fahrbahn
CN113508283A (zh) * 2019-01-28 2021-10-15 基斯特勒控股公司 采集轨道负载的装置和将该装置安装在轨道中的方法
EP3966534B1 (fr) 2019-05-10 2024-07-03 Osmos Group Procede pour peser un vehicule en train de franchir un pont
CN112113648B (zh) * 2019-06-20 2024-07-16 泰连公司 动态称重传感器构造
CN113358198B (zh) * 2021-06-08 2022-09-23 南阳理工学院 用于车辆动重压电传感器
JP2024035795A (ja) 2022-09-02 2024-03-14 キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト Ｗｉｍセンサを有するｗｉｍシステム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1544856A (en) * 1976-12-09 1979-04-25 Marconi Co Ltd Pressure sensitive detectors
FR2406815A1 (fr) * 1977-10-19 1979-05-18 France Etat Dispositif detecteur de passage et poids d'un vehicule
DE3604420A1 (de) * 1986-01-24 1987-08-20 Pfister Gmbh Flaechenhafte kraftmesseinrichtung
FR2575827B1 (fr) * 1985-01-04 1988-07-08 France Etat Ponts Chaussees Procede de mesure des charges dynamiques appliquees a une chaussee par le trafic routier

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022523224A (ja) * 2019-03-08 2022-04-21 キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト Ｗｉｍセンサーのための較正及びサイト選択、並びにｗｉｍセンサー
JP7198942B2 (ja) 2019-03-08 2023-01-04 キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト Ｗｉｍセンサーのための較正及びサイト選択、並びにｗｉｍセンサー
JP7105295B2 (ja) 2019-12-16 2022-07-22 キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト Ｗｉｍ力変換器及びそのようなｗｉｍ力変換器のハウジング・プロファイル
KR20230015488A (ko) * 2019-12-16 2023-01-31 키스틀러 홀딩 아게 Wim 힘 변환기 및 이러한 wim 힘 변환기를 위한 하우징 프로파일
US11609129B2 (en) 2019-12-16 2023-03-21 Kistler Holding Ag Weigh-in-motion force transducer and housing profile for such W-I-M force transducer
KR102521008B1 (ko) * 2019-12-16 2023-04-11 키스틀러 홀딩 아게 Wim 힘 변환기 및 이러한 wim 힘 변환기를 위한 하우징 프로파일

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Publication number Publication date
DE59106156D1 (de) 1995-09-07
EP0491655B1 (de) 1995-08-02
EP0491655A1 (de) 1992-06-24
JPH04315015A (ja) 1992-11-06
ATE125936T1 (de) 1995-08-15
CH683714A5 (de) 1994-04-29

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