CN204422041U - 一种动态压电式石英传感器测重装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种动态压电式石英传感器测重装置，所述测重装置包括一承载板、一支架和一石英敏感元件，其中，所述承载板安装在所述支架的上部，用以承受动态车辆的重量；所述石英敏感元件安装在所述支架中部的两凸起之间，减少了所述支架内腔的空间，并用以测量所述动态车辆的重量。本实用新型所述的动态压电式石英传感器测重装置减少了所述支架内腔的空间，增加了所述测重装置的抗弯强度，减少了所述支架的弹性形变量，增加了所述测重装置的使用寿命；而且所述石英传感器在车辆通过的过程中检测轮胎的动态力，从而计算出轮重、轴重和整车重量等数据。

Description

一种动态压电式石英传感器测重装置

技术领域

本实用新型涉及一种测重装置，特别涉及一种动态压电式石英传感器测重装置。

背景技术

石英(SiO₂)是一种天然的压电材料，当受外力作用时，石英表面便会产生电荷，即压电效应。使用光学晶体测角仪可以测出晶体的方向，晶体有纵向、横向和剪切向三种不同的切割方式，某一种切割方式的石英晶体只对相应方向的力敏感，分别称为纵向效应、横向效应和剪切效应。利用石英的这种特性可以制造车辆动态测重仪。

请参阅中国专利《车辆动态测重压电传感器》，申请号：201220022251.6，本实用新型提供一种车辆动态测重压电传感器，它包括有测重受力型材和石英压电传感器，所述测重受力型材包括有受力形变腔体、测重受力顶板和测重支撑底板，所述石英压电传感器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，所述测重受力顶板与所述测重支撑底板平行设置，所述受力形变腔体设置在所述测重受力顶板和所述测重支撑底板之间，所述受力形变腔体的上下外腔面中心分别设置在所述测重受力顶板和所述测重支撑底板的中心。该车辆动态测重压电传感器具有设计科学、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。

但是所述受力形变空腔较大，加重了所述测重受力型材的抗压能力，增加了所述重受力型材的弹性形变量，使得产生的形变量不容易恢复。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种动态压电式石英传感器测重装置，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种动态压电式石英传感器测重装置，所述测重装置包括一承载板、一支架和一石英敏感元件，其中，所述承载板安装在所述支架的上部，用以承受动态车辆的重量；所述石英敏感元件安装在所述支架中部，用以测量所述动态车辆的重量。

本实用新型所述的动态压电式石英传感器测重装置减少了所述支架内腔的空间，增加了所述测重装置的抗弯强度，减少了所述支架的弹性形变量，增加了所述测重装置的使用寿命，而且所述石英传感器在车辆通过的过程中检测轮胎的动态力，从而计算出轮重、轴重和整车重量等数据。

较佳的，所述测重装置还包括一弹性部件、一走线通道和一输电信号线，其中，所述弹性部件与所述支架的侧壁相嵌套，用以缓冲所述动态车辆经过所述测重装置时对所述支架的作用力；所述走线通道安装在所述支架上，作为所述输电信号线的走线方向。

较佳的，所述测重装置还包括一隔离层，所述隔离层设置在所述承载板和所述支架上部的两侧，所述隔离层起到灌封材料与所述测重装置之间的隔离作用。

本实用新型中所述隔离层由泡棉构成，在浇筑灌封固定时，所述隔离层可起到灌封材料与所述测重装置之间的隔离作用。

较佳的，所述支架的上表面和下表面均开有多个槽口，所述支架上表面的所述槽口用以增加所述支架与所述承载板之间的摩擦力，所述支架下表面的所述槽口用以提高所述支架与地面之间的抓取力。

较佳的，所述支架的中部两侧各为一圆弧曲面，两个所述圆弧曲面的连接处，向内设置有两个凸起，所述凸起呈上下对称分布，减少了所述支架的内腔空间，增加了所述测重装置的抗弯强度。

较佳的，所述支架为截面呈“工字钢”形的型材。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：本实用新型所述的动态压电式石英传感器测重装置减少了所述支架内腔的空间，增加了所述测重装置的抗弯强度，减少了所述支架的弹性形变量，增加了所述测重装置的使用寿命；而且所述石英传感器在车辆通过的过程中检测轮胎的动态力，从而计算出轮重、轴重和整车重量等数据；本实用新型中所述隔离层由泡棉构成，在浇筑灌封固定时，所述隔离层可起到灌封材料与所述测重装置之间的隔离作用。

附图说明

图1为本实用新型动态压电式石英传感器测重装置的截面图；

图2为本实用新型实施例一的结构示意图；

图3为本实用新型动态压电式石英传感器测重装置的信号处理原理图。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1所示，其为本实用新型动态压电式石英传感器测重装置的截面图；所述测重装置包括一承载板1、一支架2、一石英敏感元件3、一弹性部件4、一走线通道5，一输电信号线6和一隔离层7，所述承载板1安装在所述支架2的上部，用以承受动态车辆的重量；所述石英敏感元件3安装在所述支架2的中部，将所述动态车辆的轮胎力转换为电荷信号；所述弹性部件4与所述支架2的侧壁相嵌套，用以缓冲所述动态车辆经过所述测重装置时对所述支架2的作用力；所述走线通道5安装在所述支架2上，作为所述输电信号线6的走线方向，所述承载板1和所述支架2上部的两侧分别设置有所述隔离层7，所述隔离层7由泡棉构成，在浇筑灌封固定时，所述隔离层7可起到灌封材料与所述测重装置之间的隔离作用。

所述支架2的截面为“工字钢”形的型材，优先选用合金铝质型材，所述支架2的上下两侧表面上具有多个槽口，上表面的槽口用以增加所述 支架2与所述承载板1之间的摩擦力，使得所述承载板1安装的更加平稳，所述支架2下表面的槽口用以提高所述支架2与地面之间的抓取力，防止所述测重装置与所述地面相脱离，从而使得所述测重装置的表面与所述地面的碾压面不平整，导致测重数据不精准，所述支架2的中部两侧各为一个圆弧曲面，用以增加所述支架2的抗弯强度，所述两个圆弧曲面的连接处，向内设置有两个凸起，呈上下对称分布，减少了所述支架2内腔的空间，增加了所述测重装置的抗弯强度，减少了所述支架2的弹性形变量，增加了所述测重装置的使用寿命，所述石英敏感元件3放置于所述两凸起之间，增加了所述石英敏感元件3使用的安全性，所测数据的可靠性更为精准。

所述凸起与所述圆弧曲面的连接处采用圆弧连接，使得所述凸起与所述圆弧曲面之间的连接更加的牢固，不容易折断，增加了所述凸起与所述圆弧曲面之间的可塑性，间接的保护了所述石英敏感元件3不会因为所述凸起的折断而划伤，而且所述凸起的下端厚度较大，不容易磨损消失，所以当车辆经过所述测重装置时，车辆对于所述承载板1的压力可以通过所述支架直接传递给所述石英敏感元件3，解决了所述凸起由于磨损而导致所述凸起与所述石英敏感元件3之间出现缝隙，使得测重数值不准确的问题，确保所述凸起与所述石英敏感元件3之间一直处于面接触，相应的也提高了所述测重装置的精度。

所述石英敏感元件3与所述凸起之间可以直接接触，也可以在所述石英敏感元件3与所述凸起之间增加一层保护膜(图中黑色长条表示)，当车辆经过所述测重装置时，在压力传导过程中，不会引起所述凸起的表面对所述石英敏感元件3表面的划伤，而导致所述石英敏感元件3的测量精度的下降。

当车辆通过所述承载板1时，将所述车辆的重力依次从所述支架2的上部传递到所述支架2的中部，此时，所述支架2的中部的所述圆弧曲面竖向受力并发生微量形变，使得所述支架2中部的型腔也发生竖向形变，则所述圆弧曲面连接处的内部所述凸起将竖向力量传递给所述石英敏感元 件3的上下受力面，使得所述石英敏感元件3受力形变，产生电荷。

本实用新型所述的动态压电式石英敏感元件3测重装置减少了所述支架2内腔的空间，增加了所述测重装置的抗弯强度，减少了所述支架2的弹性形变量，增加了所述测重装置的使用寿命，而且所述石英敏感元件3在车辆通过的过程中检测轮胎的动态力，从而计算出轮重、轴重和整车重量等数据。

所述石英敏感元件3具有良好的长期稳定性，具有极宽的测量范围；从低速到高速，极短的响应时间和很大的动态范围，防护等级I P68；密封防水性能良好，对温度变化不敏感；安装方便快捷，适应不同的道路；安装在路面后无突起部分，安全耐用，传感器表面10mm可碾磨层确保与路面保持平整。

实施例一

如上述所述的测重装置，本实施例与其不同之处在于，参阅图2所示，其为本实用新型实施例一的结构示意图；所述两个圆弧曲面的连接处，向内设置的所述两个凸起连接在一起，其连接处形成一个封闭的空间，用与安放所述石英敏感元件3，增加对所述石英敏感元件3的保护，使得所述测重装置的精度更加准确。

实施例二

如上述所述的测重装置，本实施例与其不同之处在于，本实施例提供的是对所述测重装置的信号处理的方式，参阅图3所示，其为本实用新型动态压电式石英传感器测重装置的信号处理原理图；所述的测重装置与一放大器8、一A/D转换器9、一嵌入式计算机10相结合，所述测重装置把所述动态车辆的重量通过所述石英敏感元件3把压力转换成电荷信号，再通过所述输电信号线6把所述电荷信号传递给所述放大器8，经所述放大器8把所述电荷信号转换为模拟电压，再通过所述A/D转换器9将所述模拟电压信号转换为数字信号，最后通过所述嵌入式计算机10及其专用软件得出称量结果。

所述放大器8输入端通过配套的高阻抗同轴电缆连接所述石英敏感元 件3，将所述石英敏感元件3输出的电荷信号转换为电压信号。所述放大器8按照工业级标准设计，防护等级为IP67，采用铸铝合金外壳封装，具有电磁屏蔽作用，抗干扰能力强、环境温度的适应性强、长期工作的稳定性强。根据通道数不同有多种产品规格，以配合不同数量传感器构成测量***。所述放大器8具有极高的输入阻抗(>1012Ω)，以减小对信号的分流，保证测量精度。

当安装所述测重装置时，在垂直于公路的方向上挖75mm宽、50mm深的槽，然后，将所述动态压电式石英传感器测重装置放置于所述槽内，再浇筑灌封固定即可。

当车辆通过所述承载板1时，将所述车辆的重力依次从所述支架2的上部传递到所述支架2的中部，此时，所述支架2的中部的所述圆弧曲面竖向受力并发生微量形变，使得所述支架2中部的型腔也发生竖向形变，则所述圆弧曲面连接处的内部所述凸起将竖向力量传递给所述石英敏感元件3的上下受力面，使得所述石英敏感元件3受力形变，产生电荷，然后所述电荷信号经过所述放大器8把所述电荷信号转换为模拟电压，再通过所述A/D转换器9将所述模拟电压信号转换为数字信号，最后通过所述嵌入式计算机10及其专用软件得出称量结果。

利用所述石英晶体的压电效应，当车辆或重物压在所述石英晶体上时，所述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。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种动态压电式石英传感器测重装置，其特征在于，所述测重装置包括一承载板、一支架和一石英敏感元件，其中，所述承载板安装在所述支架的上部，用以承受动态车辆的重量；所述石英敏感元件安装在所述支架中部，用以测量所述动态车辆的重量。

2.根据权利要求1所述的测重装置，其特征在于，所述测重装置还包括一弹性部件、一走线通道和一输电信号线，其中，所述弹性部件与所述支架的侧壁相嵌套，用以缓冲所述动态车辆经过所述测重装置时对所述支架的作用力；所述走线通道安装在所述支架上，作为所述输电信号线的走线方向。

3.根据权利要求2所述的测重装置，其特征在于，所述测重装置还包括一隔离层，所述隔离层设置在所述承载板和所述支架上部的两侧，所述隔离层起到灌封材料与所述测重装置之间的隔离作用。

4.根据权利要求1所述的测重装置，其特征在于，所述支架的上表面和下表面均开有多个槽口，所述支架上表面的所述槽口用以增加所述支架与所述承载板之间的摩擦力，所述支架下表面的所述槽口用以提高所述支架与地面之间的抓取力。

5.根据权利要求1或4所述的测重装置，其特征在于，所述支架的中部两侧各为一圆弧曲面，两个所述圆弧曲面的连接处，向内设置有两个凸起，所述凸起呈上下对称分布，减少了所述支架的内腔空间，增加了所述测重装置的抗弯强度。

6.根据权利要求1或4所述的测重装置，其特征在于，所述支架为截面呈“工字钢”形的型材。