壓電石英稱重傳感器在動態公路車輛稱重中的應用

壓電石英稱重傳感器在動態公路車輛稱重中的應用 

石英晶體敏感元件及壓電石英稱重傳感器在動態公路車輛稱重中的應用主要有兩種方式。一種是利用多個墊圈式壓電石英稱重傳感器組裝成薄形電子輪重、軸重秤或條形稱重板。一種是利用多個石英晶體片和電極板直接安裝在特制的梁式承載器內，形成的壓電石英稱重傳感器，將其埋在公路表面截面為 50×50mm的長槽內，形成動態公路車輛軸重秤。瑞士 Kistler（奇石樂）公司研制的石英晶體動態稱重傳感器就是這種應用的典型代表。它的總體結構如同 1m 長的工字梁，所不同的是工字梁的腹板為圓形空心截面，實際上其空心是由平行于工字梁上下翼緣的兩個平面形成的矩形通孔。

多個石英晶體片在梁式稱重傳感器內的安裝及所施加的預緊力的大小，對稱重傳感器的性能影響較大，應有嚴格的裝配要求和裝配工藝。裝配時首先沿梁式稱重傳感器的水平對稱軸，對圓形腹板施加水平力 P，使腹板變形，矩形通孔高度增大。在梁長 1m 的范圍內，先插入電極板，再每隔50mm 插入一個石英晶體片。然后卸掉水平力 P，此時石英晶體片已被施加上預緊力，并得到了很好的保護和密封。利用稱重傳感器內部的溝槽從中間引出低噪聲的同軸電纜，接入與其配套的動態稱重儀表就可實現公路車輛動態稱重。 

壓電石英梁式稱重傳感器在應用時必須埋在路面下，梁的上表面為載荷測量面，下表面安放在公路基礎上為支撐面。由于在高速公路上行駛的車輛，在路面上產生的水平力可能與垂直力的大小相當。為保證動態稱量的準確度，應對梁式稱重傳感器與路面采取隔離措施，盡量消除或減少水平力的影響，以獲得高質量的信號脈沖形狀和可重復的測量結果。例如：在梁式稱重傳感器埋入地面時，采用窄條柔軟泡沫圍繞上部整個周邊，將稱重傳感器與水平力隔離，采用 75%石英沙和 25%環 氧樹脂混合物固定稱重傳感器本體等。由于壓電石英梁式稱重傳感器測量表面的寬度比車輛輪胎的印跡窄，重量信號必須沿車輪接觸長度積分。因此，稱重傳感器的性能主要取決于積分時段內信號質量的穩定性和稱重傳感器與路面相互作用的長期穩定性。為提高動態稱重的準確度，一般都采用排列多個稱重傳感器求動態稱量平均值的方法。 

壓電石英稱重傳感器在動態公路車輛稱重中的應用