当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

303 一种新型车辆动态称重仪的设计






测 量 与 检 测 技 术 

《 气自 化 2 9 第3 卷第2   电 动 》 O年 1 0 期

M e s r m e t& De e t g T c nc   a ue n t c i   e h is n



种 新 型 车辆 动 态 称 重 仪 的设 计 

D s n o  e ie Weg  n Moin W l Isrme tB s d o   at e i   fV hc   ih i g l   t ( M) n t o u n  a e   n Qu r   z
Piz ee ti  n   o p Se s r e o lc r a d L o   n o   c
兰 州理 工 大 学 电气 工 程 与 信 息 工 程 学 院 ( 州 7 0 5 ) 王 惠 中 张 雨 默  兰 3 0 0    ( a z o   n e i   Tc n l y L nh u G nu 7 0 5 , hn ) Wa gH i o g Z a gY m   L nh u U i r t v sy eh oo , a z o   a s  3 0 0 C i g a n   uz n   h n   u o h 甘 肃 机械 工 业 学校 ( 肃 7 10 ) 李 春 霞  甘 401 ( as  cai l n ut  col G  ̄h 4 0 1C i ) L C ux   G nuMe nc   ds ySho h aI r , a u7 10 , hn a i h ni   a



要 : 绍 了一 种 由石 英 晶体 传感 器 和 感应 线 圈构 成 的新 型 车 辆 动态 称重 仪 。 该 系统 克服 了传统 传 感器 随 温度 、 间 的变化 存 在漂 移 、 介 时 抗  电磁 干扰 能 力差 、 装不 方 便 , 期维 护 工作 量 大 等 问题 的缺 陷 , 动态 称 重 ( M) 备技 术 提供 了一种 新 的应 用 途径 。 安 后 为 WI 设  

关键词 : 石英 晶体传感器

感应线圈  动态称重 

Absr c : n ti  a r,a v h ce weg  n mo in i sr t a t I h sp pe   e i l  ih i   to  n tume tba e   n q  ̄zp e o lcrca d lo  e o si r d c d.Thede in d s tm  a   n  s d o   ua   i z ee ti  n  o p s ns ri nto u e   sg e  yse h s

a r a o be sr cur  nd n   e d o e e aur  o en ae,o ec me  h   s dv ntg so  h  r d to  e o n lf i e 、 a u e  e s na l  tu t ea   o n e   ft mp r t e c mp s t v ro s te dia a a e  fte ta ii n s ns ri ie t m me s r  
pr cso   n   an e a c e iin a d m it n n e, p o ie     e wa  o t   ih—n— r vd s a n w  y t he weg i mot n fclt . i  a iiy  o Ke ywo d q a   i z ee ti  lo   e s r weg —n mo in r s: u  ̄zp e o lcrc o ps no  ih i — to  

【 图分 类 号 ]M9 0 1 【 献 标 识 码 】 [ 章 编 号 】0 03 8 (0 0 0 —0 10  中 T 3 .  文 B 文 10 —8 6 2 1 ) 1 7 —2 0

1 引 言   
随 着交 通 运 输 业 的飞 速 发 展 ,车 辆 的 超 载超 限 现 象也 日益 严  
重 。 车辆 超 限超 载 运 输 对 交 通 安 全 、及 路桥 基础 设施 造成 了极 大 
L—— 。 ———  —

危 害 。7 % 的道 路 安 全 事 故 是 由于 车 辆 超 限 超 载 引 发 的 ,5 % 的  0 0
特 大道 路交 通 事 故 与超 限超 载 有 直 接 关 系 。超 载 超 限 还 严 重 损 坏  路 桥基 础 设 施 。 此 , 要 对 过 往 车 辆 进 行 实 时 的动 态 监 控 。目前   因 需

获 取 车辆 重 量 信 号 的常 用 动 态 称 重 传 感 器 主 要 有 : 电薄 膜 式 、 压 电  容 式 和 弯 曲盘 式 等  , 而 在 实 际 应 用 中 , 于各 种 干扰 因 素 的影  然 由 响 ,这 些 传 感 器 存 在 着 一 些 这 样 或 那 样 的 缺 点 ,如测 量 结 果 随 温  度 、 间 的 变化 存 在 漂移 、 电 磁 干 扰 能 力差 、 装 不 方 便 , 期 维  时 抗 安 后 护 工 作 量 大 等 问 题 , 能 满 足 交 通 管 理 现 代 化 的需 求 。 不   石 英 晶 体 损 耗 小 , 质 因 数 可 达 l6可 长 时 间稳 定 可 靠 工 作 , 品  。 0   9 % 以 上 的 电子 设 备 都 采 用 石 英 晶体 振 荡 器 作 为 时 间 或 频 率 的 基  9 准。 以石 英 晶体 传 感 器 、 应 线 圈构 成 的动 态 称 重 检 测 系 统 结 构 合  感
理 无需 温 度 补 偿 , 服传 统 传感 器在 使 用 寿命 、 量精 度 、 期 维 护  克 测 后 等 方 面缺 陷 , 为高 速 动 态称 重 ( M) 备技 术 提供 新 的应用 途 径 。 WI 设   图 1 系 统 结构 框 图 

2 2 系统 的软件 设 计及 交通 参数 的计 算方 法  . 

交 通 参 数 的 采 集 既 要 考 虑 系 统 的精 度 又 要 保 证 系 统 的 实 时  性 。 MS 2 C 4 5本 身 对算 法 的 支持 以及 硬 件 体 系 结 构 特 点 使得   T 3O 65
它 在 实 现本 系 统 的 算 法 上 有 较 大 的 优 势 。在 算 法 的 实 现 过 程 中 ,  

2 数 据 采 集 系统 结 构 设 计 
2 1 系统 结构  . 
根 据车 辆 动态 称 重 的要求 , 计 的系 统框 图如 图 1 设 所示 。其 中  

本 系 统 采 用 C语 言 和 汇 编 语 言 混合 语 言 编程 。  

篙悝  

当 车 辆 驶 入 线 圈 感 应 范 围 时 ,系统 通 过 检 测 线 圈 频 率 的 变化  判断车辆的经过。 当轮 胎 压 过 压 电 传 感 器 时 , 出一 个 中 断 信 号 。 给  

核心处理器选用 T 0 5年推出的 T S 2 C 4 5 I 0 2 M 3 0 6 5 ,它是基于第三代 
的 V l T 超 长 指令 字 ( LW) 构 , e iI o VI 结 采用 新 的 C 4 +C U, 6 x P 在代 码 与 

D P对该 中断信号做 出响应 ,开始通 过读取 A C采集到的数据 , S D   并且将数据保存 到开辟 的内存缓 冲区。 当车辆驶 出传感 阵列时 ,  
线 圈 发 出 中 断 请求 , S 应 该 中断 请 求 , 止 对 A C的数 据 读  D P响 停 D
取 , 样 就 完 成 了一 次 车 辆 的 动 态 称 重 数据 采集 过 程 系统 , 中 断  这 其

前期 的 C 4 器件 兼 容 的基 础上 , 能进 一 步 提高 1, 常适 合 数 据  6x 性 3非 1 吞 吐量 大 的高 速动 态称 重 系 统 。A / 换选 择 转 换 速度 快 、 度 高  D转 精 的A D公 司 的数 模转 换 芯 片 A 7 1 D 7 4来完 成 , 使 用 和差 ( 它 ∑一△ )   转 换技 术 以 实现 高 达 2 的 无误 码 性 能 。输 入 信 号 加至 专 有 的 基 于  4位 模 拟 调制 器 、 有 可编 程增 益 的前 端 。 D 7 4接 收经 放 大滤 波 处理   具 A 71

流程图如图 2 示 。 所  

3 传 感器 的 工 作 原 理 
3 1 石 英传 感器 原理 与测 速 测重  .
Elc r a Au o a in     e t c I t m t  1 i   o 71

的模拟信号并输出串行数字信号送至 T Mc 2 c 4 5 s 3 0 6 5 进行处理 。  

《 电气 自动化} 0 9年第 3 20 1卷 第 2期 

测 量 与 检 测 技 术 
Me s r me t& De e tn   e h is a ue n t c i g T c nc  

石 英 晶 体  (i ) ~ 种 天  S   是 然 的 压 电材 料 ,   当在 石 英 晶 体 上  施加 压 力 时 . 机  械 形 变 就 引起 它  们 内 部 正 负 电荷  中心 相对 位 移 产  生 极 化 , 而 导  从 致介 质 两 端 表 面 
2 ×2 线 圈 m m  

图 3 传 感器 布 置 图  

图 4 两轴 车的 时 间一 电压 波 形 图   

内 出现 符 号 相 反 
的束缚 电荷 , 称  为 压 电效 应 。 反  之 , 在 石 英 晶  当 体 的 两 侧 之 间 加  电 压 时 , 料 便  材 会产 生 应 变 , 称 
T● ● 3 ● 】 ,工   ●

了线 圈周 围的磁导率 。 使线圈的 自感量增加 , 因此  增加 ; 交变的  电磁场使车体产生感应电涡流。此涡流产生与原有磁场方向相反  的地磁场 , 又使 ,减少。 而振荡电路频率上升 。 J 从 影响频率变化 的  主要是车的底部形状 、底盘高度 ,而这两种 因素又和车型密切相 

关 。因此可 以通过 采集车辆经 过线圈时振荡 电路 频率变化的 曲 
线 , 过 模 式 识 别 进行 车型 分 类  。设 所 经 过 车辆 的长 度 为  ,   通 由 其 金 属底 盘激 活 感 应线 圈 的时 间 长 度 为 △ , :   则 
X: ★ △ T一3     (   6)

为逆 压 电效 应 。  
在 一定 应 力 范 围 

其 中 l ( ) 中计算出的车速 , , 3式 为 3为两条石英晶体传感器的安装 

内 , 械 力 与 电  机 茼 呈 线 性 可 逆 关 
系。  

距离 。感应信号同时用来区别相距很近的移 动车辆。如果感应探 
测器输 出解除信号 ,本系统认定最后一个轴被探测出在第二个压 
电传 感 器 上 , 由此 得 出 当前 车辆 轴 的 总数 量 。  

压 电 传 感 器 
图 2 软 件 中 断流 程 图   的关 系可 表 示 为 :   )  = =   输 出电 压 与 压 力 

4 结 论 
尽管动态称重技术由于其重要性一直为人们所研究 , 但到 目前  为止尚未找到一种完全另人满意的配置 。本文论述了一种新型动 
态称 重交 通 数据 采集 系 统 , 系统 把石 英 晶体 传感 器和线 圈 合理 组  该

其 中 , Q为 压力 作 用 在 石英 晶体 上 产 生 的 电荷 , ( )是 压力 函      数,   和 却 分 别 为石 英 晶体 电路 等 效 电 容 电 阻 。 由石英 晶体 的 
压 电 特 性 : 施 加 的力 越 大 , 表 面 电荷 的 电 量越 大 。该 电 量最 终  所 则
表 现 为 电极 间的 电压 :   V=Q/   C () 2 

合, 配合菏 性能的 D P S 处理器,每辆车可实时采集包括单轴重, 轴 
数, 轴间距 , 总轴距 , 车长, 车悬长, 车速, 相邻车间距时间, 车流量 , 车 

间距 , 行驶方向. 车辆分类在内的 l 种主要交通数据 , 目前动态  2 是 称重( M) WI 精度最高的系统之一 。本系统 目前在厦门兴湖路等地用 
于超 载预 检 , 过 了福建 省 计量 局 的标定 , 通 目前运 行稳定 。  
参 考 文 献 
f ] 曙新 . 1贺 车辆 动 态 称 重 技 术 的历 史 现 状 与 展 望 [1 中外 公路 ,0 4 6 : J. 2 0 ()  
1 —1 8 04 0   .  

式 中 , 为压 力 ,所 导 致 的 电荷 量 , Q c是 电 容 。  

本 系 统 的 石英 晶体 及 线 圈 布 局 如 图 3 示 ,2条石 英 晶体 感  所 器 相距 3米 。 由本 系 统 采 集 到 的经 过 处理 的两 轴 车 的 I 问一 电压  t : 寸 波形 如 图 4 示 ,电压 的 幅度 与 经过 石英 晶体 传感 器 的 车 重成 正  所

[  云 飞 , 军 锋 . 态 检 测 汽车 轴 重 [】传 感器 技 术 ,0 7 1 ( )4   2刘 J 朱 动 J. 20 ,6 5 : 9—
5 . 1 

比, 适合对行驶 的车辆称重。 同一车轴经过 2条压电传感器 的时间 
可 以测 得 , 为 T , 该 轴 ( 是 即该 车 ) 设 1则 也 的速 度 为 :  
V=3 /T   1 f) 3 

[ 3】T xsIsu e tT 3 0 6 5  ehia R amne (p 6a 【 . ea nt m n. MS 2 C 4 5T c n 1 e r c  c sm95 ) M】 
2 0 . 0 5 

[  培 群 , 建 闽. 4林 J 徐 多分 支 B P网络 模 型 及 其 在 车 型 分类 中 的应 用 H】微  .
机 算 机 信 息 ,0 5 2 (2 :8 2 0 , 1 1 )1 3—15  8.
  E au t  n u ai   e sr n   e h i sfrMesrn   rfc l a s I 】 v laig ln v t e S n osa d T c nq e o  au igT a i o d  5 n v   u

轴 距  用 通 过 一 条传 感 器 所记 录 的轴 经 过 时 问 丁 上 速度 I来  2乘 ,
得出, : 即 
S= V 7     " 2 (   4)

I 】 u mi C e ,La h   u ,Jny n Yu ig L ,Rc a   i ,S no    .X e n h n i e G o ig a   ,Jn  i i r Lu e i J   n hd r
M e b r EE , 0 7 m e .I E 2 0  

最终距离是两传感器分别计算 的平均数。  

3 2 感应 线 圈的工 作原理  .
环 形线 圈的 自感量 为 :  
L= to A/l   j     t、 5 

【 者 简 介 】 慧 中( 9 2一) 男 , 南 洛 阳 人 , 教 授 , 士研 究 生 导 师 。 作 王 16 , 河 副 硕  

主要研 究 自动化仪器仪表 、 嵌入 式 系统 、 电磁 场与电磁 波等;  

张雨默 

( 9 3一) 男 , 龙 江 齐 齐 哈 尔人 , 士研 究 生 。 究 方 向 为 智 能 仪 器仪   18 , 黑 硕 研
表 , 机 继 电保 护 等 。 微  

式 () 5 中  是 介 质 的 相 对磁 导 率 , 为 常数 , 为线 圈 匝 数 , 为    Ⅳ 4 _

线 圈环 绕 面 积 , 为通 电 电流 。 当含 有 铁 的 车 辆通 过 线 圈 时 , 变  , 改

7    lc r a  t m a in — — 一  2 I e ti l o E c Au t o


相关文章:
303 一种新型车辆动态称重仪的设计_图文.pdf
303 一种新型车辆动态称重仪的设计 - … 一 测量与检测技术 《 气自 化2
车辆动态称重仪表的设计.pdf
车辆动态称重仪的设计_交通运输_工程科技_专业资料。太原理工大学 硕士学位论文 车辆动态称重仪的设计 姓名:徐进 申请学位级别:硕士 专业:模式识别...
公路车辆动态称重系统的设计_图文.pdf
文中利用一种新型的轻 便的车辆动态称重传感器,设计了车辆动态保护式称重系统, ...公路车辆动态称重仪的研... 暂无评价 5页 2下载券 喜欢此文档的还喜欢 高速...
公路车辆动态称重仪的研究与设计.pdf
公路车辆动态称重仪的研究与设计 - 研究了目前公路车辆动态称重的基本算法.利用Matlab软件,对大量的采集数据进行了分析和模拟运算,提出了一种工程实用的曲线拟合算法....
车辆动态称重系统的设计_图文.pdf
车辆动态称重系统的设计 - 维普资讯 http://www.cqvip.com
超重车辆高速动态称重系统设计方案.doc
超重车辆高速动态称重系统设计方案_解决方案_计划/解决...31 3 动态称重方案 一 工程概述近年来由超重车辆...数据采集模块设备使用的是国产自主研发生产数据采集仪...
WIM车辆动态称重系统的设计与实现_图文.pdf
车辆动态称重系统的设计与实现(题名和副题名) 潘文辉(作者姓名) 指导教师 周宁...新型动态汽车衡称重系统... 3页 1下载券 车辆动态称重仪的研究与... 5...
公路车辆动态称重仪的研究与设计.pdf
公路车辆动态称重仪的研究与设计 - 2007 年第 2 期 工业仪表与自动化装置 ? 69? 公路车辆动态称重仪的研秃与设针 1 2 郑惠群 , 蔡友发 ( 1. 金华职业...
一种新型称重系统的设计_图文.pdf
一种新型称重系统的设计 - 第 6期 2005 年 12 月 文章编号 : CO
道路超载车辆的动态称重设计_图文.pdf
道路超载车辆的动态称重设计 - 科学之友 FdendofScienceAmateurs 2008年-05月(14)国 道路超载车辆的动态称重设计 李月华 (太原理工大学,山西太原03...
汽车的运动速度对动态称重结果的影响_图文.pdf
一Mg。可以看出系统形变是一个固定分量叠加一个振动...根据美国交通部和公路管 理局的要求,在动态称重仪...因此在设计、安装和使用动态称重仪时应充分考虑这些...
无线便携式车辆动态称重系统的设计与实现_图文.pdf
无线便携式车辆动态称重系统的设计与实现 - 无线便携式车辆动态称重系统的设计与实
便携式机车车辆动态称重仪的研制.pdf
精度动态电子称重仪;设计了便携式轨道车辆应变式称重传感器,进行了传感器结构设计...5页 2下载券 303 一种新型车辆动态称... 63人阅读 2页 2下载券...
车辆动态称重技术.pdf
“ 智能动态称重仪” 的主要研究结果 , 展望了国内...交通堵塞 , 因此目前 路政管理部门需要一种动态称重...从而提出通过设计补偿元件 , 在比“ 称重传 感器稳定...
车辆动态称重技术_图文.pdf
第27 卷第 8 期 2006 年 8 月 表...对于设计动态称重算 法来说, 也有 着非常重 要...利用此传感器进行车辆动态称 重, 秤台是 一种宽 ...
车辆动态称重系统_图文.pdf
的基础上,提出了基于嵌入式的车辆动态称重系统设计 ...动态称重技术就是在这样一种历史背景下诞生发展的[3...便携式汽车称重仪,其基本原 理虽为动态称重系统,但...
便携式车辆超载动态称重仪研究.pdf
便携式车辆超载动态称重仪研究 - 介绍一种基于嵌入式工控主板的便携式车辆超载动态称重仪设计方案,依靠DOS图形用户接口(GUI)构建人性化的全中文菜单式操作界面,针对...
便携式机车车辆动态称重仪的信号处理_图文.pdf
称重仪安装图如图 2 所示。 根据设计的称重仪的工作原理, 采取双通道的 数据...汽车动态称重中的一种信... 5页 1下载券 新型便携式轨道机车车辆... 3页...
我的毕业设计论文,动态称重系统设计.doc
控制器,显示设备为核心部件,设计一个实用的动态测重...英国制造出性能好于Vibraeoax的新型称重压电传感器...下面是常见的仪用放大器原理图。 12 图 3.2.2(...
车辆动态称重技术的历史_现状与展望.pdf
介 绍了研究课题 智能动态称重仪 的主要研究结果...使交通堵塞, 因此目前 路政管理部门需要一种...从而提出通过设计补偿元件, 在比 称重传 感器...
更多相关标签: