基于压电薄膜轴传感器的动态称重系统的研发

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1、万方数据致谢时光飞逝，转眼三年的硕士研究生时光即将告以段落。在此期间，十分感谢导师任伟新教授对我的引导与帮助，无论是论文题目的确定，还是实验的准备与完成，还包括论文审阅修改，任老师都给予了我极大的帮助；同时，任老师严谨的作风和精益求精的学术精神更是感染了我，对我今后的人生都起到了积极的作用。同时，我要感谢李星新老师一直以来给予我的帮助，包括学术方向的指导、实验问题的解决、后期数据的处理、论文的框架及修改等等，本文也凝聚着李老师的心血，正是他孜孜不倦的教导，我才能顺利完成论文。此外，还要感谢对我的论文实验提供仪

2、器设备及相关技术支持的东华工程科技股份有限公司、安徽省建筑工程质量第二监督检测站、安徽省公路工程检测中心，以及在实验过程中给予我帮助的老师和同学们。最后，感谢课题组的王佐才老师、陈亮老师、张广锋老师、左小晗老师以及刘景良、阳霞、黄勇、邢云斐、张秋虎等同门兄弟姐妹在生活和学习中给予的关心、鼓励和支持，感谢三年来所有关心我、帮助我的人们，非常感谢你们!作者：孙秀雅2014年2月24日万方数据摘要超限超载现象已严重危害到公路桥梁的安全性和使用寿命。交通部门为了加强对超限超载车辆的管理和实际交通数据的统计，对动态称重

3、(WIM)提出了越来越高的要求。目前市场上运用的动态称重系统均存在过车速度不高，灵敏度差，精度低等诸多问题。而且研究证明，车辆轮迹线在桥梁横断面上的横向位置影响着桥梁的结构行为，是桥梁荷载的一个重要参数。因此，建立一种能识别车辆轮迹线横向位置、灵敏度高的高速动态称重系统，对有效维护重要公路及桥梁的安全运营具有重要意义。本文基于灵敏度高、稳定性好的压电薄膜轴传感器，通过合理设计传感器的布设方式，即首次采用三根传感器以‘‘N”形布设在车道中，研发了一套可检测车辆轮迹线横向位置的动态称重系统。基于Labview的编

4、程平台，设计了系统的分析软件。研发的动态称重系统不仅可以提高动态称重测量精度，还可实现对车辆轮迹线横向位置的检测，也可为交通部门对交通数据的调查提供一种新的简单实用的方法。论文的主要工作如下：1．详细阐述了压电薄膜轴传感器的压电特性和压电原理，介绍了为保证传感器称重精度，在传感器安装及运用时应该注意的问题。针对环境温度的变化会导致传感器压电常数、体电阻和弹性模量的变化，造成称重结果的误差，提出了温度的补偿公式。2．考虑到车辆的附加动荷载以及压电薄膜轴传感器的称重特点，提出了优于峰值法的面积积分方法对车辆参数进

5、行识别计算。3．通过合理设计压电薄膜轴传感器的布设方式，研发设计了一套可识别车辆轮迹线位置的动态称重系统。利用Labview编程语言，对称重系统进行了软件开发，能对采集的信号进行计算得到车辆速度、轴重、总重、轴距、轮迹线横向位置等数据。4．在实验室设计了试验方案，验证了所研发的动态称重系统和系统算法的可行性。以黄山市占川河桥为背景，现场试验验证所研发的压电薄膜轴动态称重系统，并详细讨论了系统在现场安装所应该注意的问题。实验室试验和现场试验结果表明，系统具有良好的稳定性和可靠性，精度满足工程要求。关键词：动态称

6、重；压电薄膜；轮迹线横向位置；试验研究万方数据ABSTRACTTheoverloadedandovermargedvehicleshaveseriouslyaffectedthesecurityandshortenedtheservicelifeofourroadsandbridges．TransportdepartmentproposedhigherandhigherdemandsforDynamicweighing(WlM)inordertostrengthenthemanagementofoverloa

7、ding．ThecurrentlywidelyusedWeight—in-Motionsystemisweakinhigh-speeddetection,sensitivityandaccuracy．Studieshavedemonstratedthatthevehicles’wheelpathlateraldistributiononthecross—sectionofthebridgeisallimportantparameterforbridgeload．Anditaffectsthestructura

8、lbehaviorofthebridge．Therefore，itisofgreatsignificancetoestablishahi【ghspeeddynamicweighingsysteminprotectingthesafetyofimportantroadsandbridges，whichCanidentifythewheelpathlateraldistributionandhavehi