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1、文章编号：1006-0871(2006)01-0063-05基于有限单元法的汽车称重传感器段国元J苏清祖S赵世媾S胡国伟2（1.江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013;2.长宁区质量技术监督局标准计量科，上海200052）摘要：分析集成化称重板式轮重秤的设计原理，提出采用辐板式称重传感器作为动态称重系统压力元件的设计方案，重点阐述利用有限元软件进行传感器敏感元件模型设计、网格划分、施加载荷与边界条件的过程；根据敏感元件的应力分布规律，找到应变片的布片规律和具体位置，组成全桥差动电路，使车辆轮胎载荷作用在秤台平面的不同区域
2、均可以测出其准确重量.通过传感器的动态响应试验分析其频率响应特性.关键词：称重传感器；有限元；抗偏载；频率响应中图分类号：TP212.12;0241.82文献标志码：AAutomobileweigh-in-motionsensorbasedonfiniteelementanalysisDUANGuoyuan1,SUQingzu1,ZHAOShijing1,HUGuowei2(1.SchoolofAutomobileandTrafficEng.,JiangsuUniv.,ZhenjiangJiangsu212013,China;2.
3、StandardMetrologyOffice,ChangningBureauofQualityandTechnicalSupervision,Shanghai200052,China)Abstract:Basedonanalyzingthedesignprincipleofintegratedweighingboardstyletyreweight,theschemethattheloadcellofweigh-in-motionsystemisdesignedbyusingspoke-boardtypeweighingsens
4、orisproposed・Theprocessofusingfiniteelementsoftwaretodealwithsensororganmodeling,meshing,loadingandboundaryconditionisexpatiated.Accordingtothestraindistributingruleofsensororgan,theslicesdisposalandlocationarefound,andthecompletebridgedifferentialcircuitiscomposedtom
5、easurethepreciseweightoftyreloadwhichmayactonthedifferentareasofweighingboard・Dynamicresponseexperimentisdonetoanalyzethecharacteristicofthefrequencyresponse・Keywords:weighingsensor;finiteelement;load-deflectionresistance;frequencyresponse收稿日期：2005-10-25；修回日期:2005-12-
6、07作者简介：段国元（1982-）,男,山东日照人，在读硕士，主要研究方向为智能交通系统，（&mail）duanguoyuan@126.com0引言便携式动态称重系统是便于路政和交通部门进行车辆载荷监测和交通数据统计的重要辅助手段.压力元件式称重传感器是动态称重系统的核心部分，其过载能力、抗偏载能力、动态响应特性直接决定整个动态称重系统的工作性能与测量精度•该传感器的设计要求有：（1）一定的过载能力（通常为额定量程的150%）;（2）轮胎载荷作用在秤台不同位置时，应变片测量区应变总和控制在允许误差5%之内；（3）动态响应特性应使其
7、能够真实地反映轮胎动态载荷.计算机辅助工程1称重传感器的敏感元件设计传感器的敏感元件应尽量降低高度，以减小汽车称重时因各轮不在同一•水平而引起的测量误差，满足称重系统的便携性要求.辐板式压力传感器具有外形低、量程大、灵敏度高和动态响应特性好等优点，适合汽千称重系统测量速度快、既可以静态乂可以动态测量的要求.1.1秤台与称重传感器一体的称重仪基本测试原理：动态称重仪通过贴在秤台底部的应变片测量秤台底部中心线处儿个离散点的应变，由此推算出压在秤台上车轮的重量及整个车辆的重量，结构和贴片见图1.[1]设计目标是一定重量的车轮压在秤台上任
8、何位置，秤台中心线处所有应变片的应变之和为常数（允许误差在5%以内，中心线处各点的应变值见图2）.具体设计过程：将车轮对秤台的压力看作一个均布而荷载.加载时，按-•定步长（1cm）从端部到屮部移动加载位置，计算载荷作川在秤台不同位置时贴片区域的应变
