基于埋入式壓電陶瓷傳感器的車輛動(dòng)態(tài)稱重研究.pdf

1、近年來，超限超載現(xiàn)象屢禁不止，對(duì)我國造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。超限超載運(yùn)輸影響公路、橋梁的使用壽命，容易引發(fā)交通安全事故，并對(duì)運(yùn)輸市場(chǎng)有著極其惡劣的影響，所以有必要發(fā)展車輛動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)遏制這一現(xiàn)象。雖然現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)精度度較高，功能較為齊全，但對(duì)路面改造較大，工期較長，影響交通，并且成本較高，因而通常應(yīng)用于高速公路中，在普通公路中應(yīng)用較少。本文提出的車輛動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)采用埋入式壓電陶瓷傳感器作為稱重敏感元件，其對(duì)路面改造小、造價(jià)低，具有較

2、高精度，易于在各等級(jí)的公路中大量推廣。本文主要研究了以下內(nèi)容:
　　介紹了埋入式壓電傳感器動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，采用石基材料與壓電陶瓷片材耦合制備獨(dú)立的石基稱重傳感器，其呈列狀埋入式布置在瀝青路面的面層內(nèi)，形成一體化壓電稱重路面，對(duì)路面無損傷，適于在車輛動(dòng)態(tài)稱重方面中廣泛推廣。通過布置多條傳感器陣列平均化的方法可有效降低稱重系統(tǒng)測(cè)量的誤差水平。
　　采用有限元方法對(duì)稱重系統(tǒng)的線性度進(jìn)行了分析。進(jìn)行了不同輪胎應(yīng)力分布下傳感器

3、的應(yīng)力分析，研究了監(jiān)測(cè)區(qū)域應(yīng)力峰值及應(yīng)力響應(yīng)積分值與胎重的相關(guān)性。研究表明，典型輪胎應(yīng)力分布下應(yīng)力響應(yīng)積分與胎重相關(guān)性較好，由此可建立基于應(yīng)力響應(yīng)積分的車輛動(dòng)態(tài)稱重靈敏度。通過模擬得出輪胎通過傳感器陣列不同位置時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有一定的影響，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證傳感器陣列的長度。
　　在路面現(xiàn)場(chǎng)布置了基于埋入式壓電陶瓷傳感器的車輛動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，對(duì)同一車輛進(jìn)行了多次稱重測(cè)量，用應(yīng)力響應(yīng)積分值確定動(dòng)態(tài)稱重靈敏度，研究了不同車速及長期荷載作用對(duì)稱重