楊俊夫，韋俊，覃力更，張孟軍，謝晉全，劉崇章

（廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，廣西南寧530004）

一種基于PVDF的車輛動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊俊夫，韋俊，覃力更，張孟軍，謝晉全，劉崇章

（廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，廣西南寧530004）

針對(duì)高速公路車輛超載問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于PVDF的車輛動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)。首先介紹了動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，然后比較了三類壓電傳感器優(yōu)缺點(diǎn)，簡(jiǎn)述了PVDF傳感器的安裝，給出了電荷放大器以及信號(hào)采集器等硬件的選擇，并對(duì)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了分析。最后設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)試驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。

動(dòng)態(tài)稱重；壓電傳感器；PVDF；軟件

當(dāng)前我國(guó)交通運(yùn)輸量呈現(xiàn)出快速上升趨勢(shì)，隨之而來(lái)的超載超限現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重［1］。超載超限車輛不但會(huì)對(duì)現(xiàn)行路面以及橋梁帶來(lái)嚴(yán)重的破壞，也會(huì)給行車安全帶來(lái)巨大隱患。動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)（Weight In Motion，簡(jiǎn)稱WIM）可以有效幫助我國(guó)交通部門整治車輛超載超限現(xiàn)象。目前國(guó)內(nèi)使用較多的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)是應(yīng)變式軸重秤，應(yīng)變式軸重秤采用的是應(yīng)變式傳感器，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)測(cè)量精度較高，但車輛通過(guò)傳感器的速度須小于10 km/h，實(shí)際應(yīng)用中一般為5 km/h，適用于低速動(dòng)態(tài)稱重，在高速動(dòng)態(tài)稱重中誤差較大［2］。除應(yīng)變式傳感器的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)外，還有電容式傳感器、光纖傳感器以及壓電式傳感器動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)。電容式傳感器，它易受電磁干擾，壽命低，使用一段時(shí)間后由于電容器內(nèi)填充介質(zhì)變形，需重新校正，在動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)中應(yīng)用的比較少。光纖傳感器的制作技術(shù)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，目前還處在研究試用階段，在動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)中并沒(méi)有投入實(shí)用。壓電式傳感器則具有響應(yīng)速度快、體積小且易于安裝，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低，技術(shù)簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。本文采用了壓電式傳感器設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)態(tài)稱重，并且施工簡(jiǎn)單，不會(huì)對(duì)道路結(jié)構(gòu)造成損害。該動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成，其整個(gè)系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1　基于PVDF傳感器的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)框圖

1　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1硬件系統(tǒng)組成

動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)主要由壓電薄膜軸（PVDF）傳感器、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集器、地感線圈、工控機(jī)等組成［3］。PVDF傳感器的作用是當(dāng)車輛輪胎作用在它上面時(shí)，將力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電荷信號(hào)并將其輸出；電荷放大器負(fù)責(zé)將傳感器采集到的電荷信號(hào)放大并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；數(shù)據(jù)采集卡負(fù)責(zé)將電荷放大器放大后的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)，傳輸進(jìn)工控機(jī)中，再由工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析；地感線圈分別安裝在傳感器前方和后方，當(dāng)車輛通過(guò)時(shí)，地感線圈分別觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡開(kāi)始對(duì)信號(hào)的采集與停止對(duì)信號(hào)的采集，并將車輛的通過(guò)信號(hào)傳給工控機(jī)計(jì)算出車速。

1.2傳感器的選擇

壓電傳感器具有響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)態(tài)稱重。壓電傳感器主要分為壓電陶瓷傳感器、壓電石英傳感器和壓電薄膜軸（PVDF）傳感器三類［4］。

壓電陶瓷是具有壓電特性的電子陶瓷材料，與典型的不包含鐵電成分的壓電石英晶體的主要區(qū)別是：構(gòu)成其主要成分的晶相都是具有鐵電性的晶粒。壓電陶瓷的壓電常數(shù)很高，一般是石英晶體的幾十倍。在濕度大的環(huán)境中壓電陶瓷傳感器的響應(yīng)特性會(huì)變差，甚至失效。實(shí)際應(yīng)用中，壓電陶瓷傳感器在動(dòng)態(tài)稱重方面的應(yīng)用比較少。

壓電石英傳感器是利用石英晶體的縱向壓電效應(yīng)將重量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置［5］。其量程范圍廣，頻率響應(yīng)范圍能在低至接近零周，高達(dá)十千周的范圍內(nèi)工作；防水、防砂，不需要維護(hù)；剛度大，固有頻率高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；時(shí)間老化率低，無(wú)熱釋電現(xiàn)象，工作可靠性高，壽命長(zhǎng)；壓電石英還幾乎不受環(huán)境溫度限制，對(duì)溫度的敏感性低；具有較好的線性。壓電石英傳感器的壓電特性非常穩(wěn)定，但很弱，壓電常數(shù)小，靈敏度不高，并且壓電石英傳感器的安裝需要用直接埋入路面的方式，因而會(huì)受到路面形變的影響，在更換時(shí)需要進(jìn)行路面維修。

壓電薄膜軸傳感器制作的材料為PVDF（聚偏二氟乙烯），是一種新型的聚合物壓電薄膜［6］。其優(yōu)點(diǎn)在于制作成本低，其膜是薄的、易彎曲的塑料薄膜，其彈性和屈從性是壓電陶瓷的許多倍，并且它易加工和處理，重量輕，具有相當(dāng)寬的頻率范圍，動(dòng)態(tài)特性與機(jī)械性能良好，能夠在急劇變化的環(huán)境條件下工作。

通過(guò)以上壓電傳感器特性分析，本文選用了壓電薄膜軸傳感器作為動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的傳感器。采用由美國(guó)MEAS公司生產(chǎn)的Roadtrax BL Traffic SensorsⅠ類WIM壓電薄膜軸傳感器，其型號(hào)為2-1005438-Y，由于壓電薄膜軸（PVDF）傳感器在動(dòng)態(tài)稱重時(shí)產(chǎn)生的電荷量較少，并且它對(duì)電磁信號(hào)比較靈敏，所以在動(dòng)態(tài)稱重中須對(duì)信號(hào)線采取良好的屏蔽措施。

1.3 PVDF傳感器的安裝

為了使壓電薄膜軸（PVDF）傳感器處于較好的工作狀態(tài)，又可以對(duì)PVDF傳感器進(jìn)行有效的保護(hù)，根據(jù)PVDF傳感器的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種夾心式的傳感器封裝方法。首先把PVDF傳感器用環(huán)氧樹(shù)脂固定在一塊軟膠墊上，然后在傳感器的兩邊用與傳感器等厚度的環(huán)氧樹(shù)脂填充，使其不會(huì)有突起，再覆蓋一層軟膠墊在上面，封裝成傳感器部件，最后再將封裝好的傳感器部件固定在路面上，如圖2所示。

圖2　PVDF傳感器的封裝

當(dāng)車輛行駛過(guò)傳感器時(shí)，車輛施加在傳感器上的力，可分解為橫向、縱向和垂直方向的力，但只有垂直方向的力是動(dòng)態(tài)稱重所需要的，其它兩個(gè)方向的力則會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)稱重帶來(lái)干擾和誤差。車輛在正常向前行駛時(shí)，沿傳感器的橫向力可以忽略不計(jì)，縱向力的干擾問(wèn)題可通過(guò)采用粘膠固定傳感器部件的安裝辦法來(lái)解決。

1.4電荷放大器

一般壓電材料的輸出信號(hào)為電荷信號(hào)，而且壓電材料自身的電阻是有限的，因此其電荷會(huì)慢慢漏掉，需要利用電荷放大器和阻抗變換把信號(hào)放大并且轉(zhuǎn)換為容易測(cè)量的電壓信號(hào)，如圖3所示為電荷放大器等效電路圖，其中Q為當(dāng)車輛作用于傳感器時(shí)PVDF傳感器輸出的電荷量，Amp是運(yùn)算放大器，Cinp為放大電路的輸入電容，Cf為放大電路的反饋電容，Rf為放大電路的反饋電阻，Uout為放大電路的輸出電壓。

圖3　電荷放大器等效電路

根據(jù)壓電效應(yīng)，壓電材料的輸出電荷與對(duì)壓電材料的作用力成線性關(guān)系，即

其中：△Q為壓電材料的輸出電荷量，△F為作用于壓電材料的特定方向上的壓力，為比例系數(shù)。由圖3知，Cf的作用相當(dāng)于改變了輸入阻抗，根據(jù)密勒定理，可將反饋電容Cf折合到輸入端，又取A為運(yùn)放開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)，則其等效電容Cf'=（1+A）Cf，該電容與Cinp相并聯(lián)，在不考慮正負(fù)的情況下，有：

通常A=104～108，因此一般滿足（1+A）Cf＞Cinp，所以有：

由式（1）和（3）得：

式中反饋電容Cf為固定不變的，因此輸出電壓Uout和作用力△F成線性正比關(guān)系，從而放大電路實(shí)現(xiàn)了電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并且放大信號(hào)的功能。

本系統(tǒng)選用了美國(guó)精量公司的LAB AMPLIFIER電荷放大器，該放大器的輸入電阻可達(dá)1GΩ，滿足傳感器與電荷放大器的阻抗比。

1.5數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器主要負(fù)責(zé)將電荷放大器轉(zhuǎn)換得到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)以便工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)采集器型號(hào)為USB5939，USB5939是一種雙通道采集卡，它的A/D轉(zhuǎn)換器類型為AD7321，其轉(zhuǎn)換精度為12位，模數(shù)轉(zhuǎn)換速率達(dá)到500 ksps，模擬輸入阻抗達(dá)到10MΩ，并且電荷放大器的輸出阻抗較小，所以該A/D轉(zhuǎn)換器可以與電荷放大器有著良好的阻抗匹配。A/D轉(zhuǎn)換器的測(cè)量精度達(dá)到0.1%，在測(cè)量精度上滿足整個(gè)系統(tǒng)的誤差要求。圖4為USB5939采集卡的實(shí)物圖。

圖4　USB5939實(shí)物圖

1.6地感線圈

本系統(tǒng)選用直徑0.75 mm的鐵氟龍高溫軟導(dǎo)線制作而成的線圈及伊蘭度公司生產(chǎn)的地感車輛檢測(cè)器。當(dāng)有車輛經(jīng)過(guò)埋設(shè)路面下地感應(yīng)線圈時(shí)，會(huì)引起相應(yīng)的電感量變化，通過(guò)檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)就可以知道有車輛經(jīng)過(guò)，本系統(tǒng)鋪設(shè)有前后兩個(gè)地感線圈，通過(guò)前后兩個(gè)地感線圈的檢測(cè)器輸出信號(hào)計(jì)算出車速和車流量等相關(guān)參數(shù)。地感應(yīng)線圈測(cè)量精確不受路面路況、天氣氣候等因素的影響，造價(jià)便宜，性價(jià)比高。檢測(cè)器則通過(guò)接收地感應(yīng)線圈電感變化信號(hào)，當(dāng)有車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，電路閉合，從而向外輸出一個(gè)開(kāi)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)；當(dāng)沒(méi)有車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，電路是斷開(kāi)的，一直向外輸出閉的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。

1.7工控機(jī)

系統(tǒng)選用研華IPC-610L工控機(jī)，主板為AKMB-G41，CUP采用的是酷睿四核。研華IPC-610L用戶界面友好，具有良好的可靠性，在粉塵、高/低溫、潮濕、震動(dòng)等惡劣環(huán)境中依然能工作并且具有快速診斷以及良好的可維護(hù)性。該工控機(jī)還能同時(shí)利用各種資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種語(yǔ)言匯編，多任務(wù)操作系統(tǒng)，可進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)與控制，快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)稱重檢測(cè)狀況的變化，及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，能在復(fù)雜環(huán)境下工作，屏蔽外界干擾，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2　傳感器的鋪設(shè)方式與動(dòng)態(tài)稱重算法

動(dòng)態(tài)稱重PVDF傳感器的鋪設(shè)方式如圖5所示，其中PVDF傳感器1與公路邊沿垂直，PVDF傳感器2與公路下邊沿形成60°夾角。兩條傳感器鋪設(shè)形成一個(gè)的夾角，采用該鋪設(shè)方式可以得到車輛各種參數(shù)，并且可以進(jìn)行汽車輪跡橫向位置識(shí)別。

圖5　動(dòng)態(tài)稱重PVDF傳感器的鋪設(shè)

當(dāng)2軸車輛經(jīng)過(guò)圖5所示的PVDF傳感器時(shí)，可獲得兩個(gè)傳感器的輸出波形分別如圖6、圖7所示。

圖6　PVDF傳感器1的輸出波形

圖7　PVDF傳感器2的輸出波形

如圖6所示，t1是車輛前輪壓過(guò)PVDF傳感器1時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)峰值時(shí)間，t2是車輛后輪壓過(guò)PVDF傳感器1時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)峰值時(shí)間。如圖7所示，在t3和t4時(shí)的信號(hào)峰值分別是車輛前軸右輪胎和前軸左輪胎壓過(guò)PVDF傳感器2時(shí)產(chǎn)生的，在t5和t6時(shí)的信號(hào)峰值是分別是車輛后軸右輪胎和后軸左輪壓過(guò)PVDF傳感器2時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)。由這兩個(gè)傳感器的輸出信號(hào)可以測(cè)出車重。

當(dāng)汽車車輪壓上傳感器時(shí)，傳感器的電壓輸出從零上升到峰值，當(dāng)車輪離開(kāi)傳感器時(shí)，輸出從峰值降到零。脈沖寬度在9 ms～19 ms左右，當(dāng)汽車行駛速度越快時(shí)，脈沖寬度就越窄，由于車輛軸重與傳感器輸出的電壓信號(hào)積分面積和速度的乘積之間具有較好的線性關(guān)系［7］。所以車輛軸重載荷采用面積積分法來(lái)確定，面積積分法的計(jì)算方法如下（5）所示，dt，為采集的電壓信號(hào)對(duì)時(shí)間的積分；ta為電壓信號(hào)上升開(kāi)始時(shí)間；tb為電壓信號(hào)下降結(jié)束時(shí)間；車速v由地感線圈測(cè)得。

系統(tǒng)運(yùn)行前需要先對(duì)調(diào)整系數(shù)C進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)于壓電式動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，傳感器固定的程度、路面的情況的不同均會(huì)影響C值。在給定W的情況下通過(guò)試驗(yàn)對(duì)C進(jìn)行標(biāo)定，求出的大?。?/p>

C=W/（S·v）（6）

利用車輛壓過(guò)PVDF傳感器1可以分別得到前軸重與后軸重，將前后軸重相加便得到車輛總重，當(dāng)車輛壓過(guò)PVDF傳感器2時(shí)可測(cè)各車輪重，將前面兩個(gè)車輪重相加便得到前軸重，同理可得后軸重，前后軸重相加便得到了車輛總重。最后取兩個(gè)傳感器所測(cè)車輛總重的均值為車輛重量。由此可獲得該車輛的重量信息，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)稱重。通過(guò)取兩個(gè)傳感器所測(cè)車輛總重的均值可以提高稱重精度。與此同時(shí)。前后軸距，左右輪距以及汽車輪跡橫向位置也可以通過(guò)計(jì)算得到，其計(jì)算公式如下：

取前后軸距為L(zhǎng)1，則

左右輪距為L(zhǎng)2，則

右輪距公路下邊緣的距離為S1，則

左輪距公路下邊緣的距離為S2，則

通過(guò)S1與S2從而得知汽車輪胎行駛在公路上的位置，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)輪跡橫向位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

結(jié)合軸距、輪距以及車輛輪跡橫向位置參數(shù)，可以幫助識(shí)別出車型，按照車型分類標(biāo)準(zhǔn)和超重管理規(guī)定，可以有效地判別該車輛是否超載，并統(tǒng)計(jì)出路面不同位置上的車流量，幫助探究實(shí)現(xiàn)路面的安全運(yùn)營(yíng)和壽命評(píng)估。

式中：W為汽車軸重；C為調(diào)整系數(shù)

3　動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括：主程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示程序等。軟件的設(shè)計(jì)要遵循模塊化、用戶化、開(kāi)放性和網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)用經(jīng)濟(jì)性等原則。在本系統(tǒng)中，軟件設(shè)計(jì)采用了c++語(yǔ)言及matlab語(yǔ)言進(jìn)行軟件編寫(xiě)，c++程序設(shè)計(jì)具有開(kāi)發(fā)時(shí)間短，效率高，可靠性高，所開(kāi)發(fā)的程序更強(qiáng)壯的優(yōu)點(diǎn)。由于c++編程的可重用性，可以在應(yīng)用程序中大量采用成熟的類庫(kù)，從而縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間。matlab則具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示功能，數(shù)據(jù)是matlab操作的主要對(duì)象，可靠的數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算功能、強(qiáng)大的繪圖功能、簡(jiǎn)單易學(xué)的語(yǔ)言體系以及為數(shù)眾多的應(yīng)用工具箱是matlab區(qū)別于其他科技應(yīng)用軟件的顯著標(biāo)志。

通過(guò)c++語(yǔ)言編寫(xiě)AD7321的數(shù)據(jù)采集程序，并將采集到的數(shù)據(jù)傳入matlab編寫(xiě)的程序中進(jìn)行處理，通過(guò)小波去噪，對(duì)波形進(jìn)行積分并采用上述公式求得車輛重量及車輛各參數(shù)，然后在前面板上顯示通過(guò)車輛的信息，并進(jìn)行保存。

系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)的功能有：通過(guò)地感線圈的觸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛的分離；計(jì)算車軸重量；根據(jù)波形數(shù)計(jì)算車軸軸數(shù)，求得輪距、軸距；通過(guò)地感線圈對(duì)速度信息進(jìn)行計(jì)算；存儲(chǔ)計(jì)算數(shù)據(jù)。軟件設(shè)計(jì)流程如圖8所示。稱重軟件界面如圖9所示。

圖8　軟件流程圖

圖9　稱重軟件界面

4　動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)

為了檢測(cè)該動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的稱重精度，在校內(nèi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)，選取了一段車流量少的水泥道路，但由于道路長(zhǎng)度較短，所以能達(dá)到的最高測(cè)試速度有限（≤30 km/h）.在試驗(yàn)中選用電動(dòng)自行車作為行駛車輛來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)稱重的試驗(yàn)，讓電動(dòng)自行車分別搭載不同重量物件來(lái)進(jìn)行不同速度下的動(dòng)態(tài)稱重，記錄下動(dòng)態(tài)稱重的數(shù)據(jù)，然后與靜態(tài)稱重的稱重結(jié)果對(duì)比。由于電動(dòng)自行車前后軸每軸只有一個(gè)車輪，由此只按式（5）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行稱重試驗(yàn)及車重計(jì)算，取兩個(gè)傳感器所測(cè)電動(dòng)自行車重量均值為最后所得的車重。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)為兩個(gè)工況。在工況一當(dāng)中，電動(dòng)自行車的重量在靜態(tài)下稱量為152 kg，其中前軸重量在靜態(tài)下稱量為54 kg，后軸重量在靜態(tài)下稱重為98 kg，電動(dòng)自行車行駛的速度分別為10 km/h，20 km/h，30 km/h.

工況二中，電動(dòng)自行車的重量在靜態(tài)下稱量為214 kg，其中前軸重量在靜態(tài)下稱量為76 kg，后軸重量在靜態(tài)下稱重為134 kg，電動(dòng)自行車行駛的速度分別為10 km/h，20 km/h，30 km/h.

兩工況稱重結(jié)果如表1所示，表中分別列出了在10 km/h，20 km/h，30 km/h三種速度下，工況一、二在電動(dòng)自行車行駛時(shí)的前軸、后軸及整車重量的測(cè)量結(jié)果，同時(shí)還計(jì)算出兩工況下電動(dòng)自行車在行駛時(shí)的前軸、后軸及整車重量與靜態(tài)時(shí)的前軸、后軸及整車重量的相對(duì)誤差大小。

表1　動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)

分別選取工況一前軸，工況一后軸，工況一整車的重量以及工況二前軸，工況二后軸，工況二整車的重量對(duì)應(yīng)不同速度10 km/h，20 km/h，30 km/h取得的相對(duì)于靜態(tài)重量的誤差，繪制出在不同速度下兩工況的前軸、后軸及整車重量測(cè)量的誤差分布，如圖10所示。

圖10　相對(duì)誤差分布圖

根據(jù)工況一、二的試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及相對(duì)誤差分布圖可以發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)得到的動(dòng)態(tài)稱重測(cè)量結(jié)果相對(duì)于靜態(tài)稱重測(cè)量的誤差在15%內(nèi)，表明稱重系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。

5　結(jié)束語(yǔ)

壓電薄膜軸（PVDF）傳感器具有車輛通過(guò)速度高，安裝與維護(hù)方便等優(yōu)越性。本文基于壓電薄膜軸傳感器的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)，選擇合理配套的放大器及A/D轉(zhuǎn)換器等硬件，同時(shí)設(shè)計(jì)好系統(tǒng)相應(yīng)的軟件平臺(tái)，動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)可以得到較好的測(cè)試結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果滿足工況要求，此方案可以較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的動(dòng)態(tài)稱重。在進(jìn)行進(jìn)一步研究及設(shè)計(jì)改進(jìn)后，本系統(tǒng)可為今后交通部門整治車輛超載超限實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)態(tài)稱重提供較好的技術(shù)手段。

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Dynamic Weighing System based on PVDF

YANG Jun-fu，WEI Jun，QIN Li-geng，ZHANG Meng-jun，XIE Jin-quan，LIU Chong-zhang
（The Collage of the Mechanical Engineering of Guangxi University，Nanning Guangxi 530004，China）

Aiming highway vehicle overloading problem，we designa dynamic weighing PVDF-based vehicle system. The article firstly introduces the dynamic weighing system's hardware system，then compares the three types of piezoelectric sensors'advantages and disadvantages，the installation of PVDF sensor is describedbriefly，the choice of hardware such as charge amplifier and signal collector is presented，and the design flow of the software system is analyzed.Finally，we design an experiment of dynamic weighing system，and we have verified the effectiveness of the system.

dynamic weighing system；piezoelectric sensors；hardware；software；effectiveness

TB21

A

1672-545X（2016）08-0011-06

2016-05-13

廣西科技攻關(guān)項(xiàng)目（桂科攻1355008-10）

楊俊夫（1992-），男，湖北咸寧人，碩士研究生，研究方向：測(cè)試技術(shù)與動(dòng)態(tài)稱重。