車輛動態(tài)稱重技術研究.pdf

1、隨著工業(yè)和商業(yè)貿易的快速增長，公路運輸業(yè)競爭越來越大，超限超載運輸現(xiàn)象不斷增加，車輛動態(tài)稱重技術具有越來越重要的作用。現(xiàn)有的車輛動態(tài)稱重系統(tǒng)所采用的傳感器多適用于固定式安裝，即使一些便攜式車輛稱重傳感器也因為重量過重，體積過大的缺點，無法真正實現(xiàn)便攜測量。本文提出并制作了一種新型軟質稱重傳感器，此種傳感器體積小質量輕，并且由于為軟質材料，可以隨時彎曲卷起，具有較好的攜帶性。針對該傳感器，建立了應力、應變及受力時間三者之間的三維模型和明確

2、關系式，并對受力部分幾何形狀等影響因素進行了分析，通過實驗證明了模型的正確性和進行車輛動態(tài)稱重的可行性。此外針對目前廣泛使用的基于硬質傳感器的車輛稱重系統(tǒng)進行了分析，建立了三自由度系統(tǒng)模型，根據(jù)此模型推導出基于系統(tǒng)辨識方法的6階簡化數(shù)學模型，通過實驗驗證了該方法的可行性。本文的主要研究成果有： 1.提出并研制了一種新型軟質稱重傳感器。為了減小邊緣效應及寄生電容等因素的影響，提出并采用“3+2”電容式傳感器結構和采用充放電式測量電

3、路。并且針對電路需要測量的電容變化量相對于傳感器本身的本體電容來說比較微小的問題，在測量電路中增加了抵消本體電容的補償電路。 2.針對聚合物材料的粘彈性力學特性，提出了利用。Maxwell-Kelvin模型建立應力、應變及受力時間三者之間的關系模型以及明確的關系式，并進一步推導出了傳感器電容變化量與被測重量之間的明確關系。同時分析了在某些情況下，受力部分幾何形狀會對聚合物材料產生影響，從而影響傳感器受力產生的位移變化，推導建立了

4、傳感器電容變化量與受力部分幾何形狀之間的關系。 3.鑒于實際測量中采集到的軸重信號往往含有噪聲成分，引入了基于小波變換的去噪方法對信號進行預處理，取得了良好效果。建立了相應的實驗系統(tǒng)，進行了靜態(tài)和動態(tài)下的實驗研究，結果表明Maxwell-Kelvin模型很好的擬合了傳感器受力導致電容量變化的蠕變過程，也證明了利用本文提出的稱重系統(tǒng)及測量方法進行車輛動態(tài)稱重的可行性。 4.針對目前廣泛使用的基于硬質材料傳感器的車輛動態(tài)稱重