[发明专利]同步检测物流车辆弯矩重量数据关系的仪表装置和方法

权利要求书

1.同步检测物流车辆弯矩重量数据关系的仪表装置和方法，其特征是：检测传感器装置包括：四通孔连接上块（1）、左右对称侧面的圆柱体（2）、粘胶胶板式E型弯矩电容应变组件（3）、粘胶胶板式电阻丝应变组件（4）、四通孔连接下块（5）、电容阻抗及相位角调节器（6）、电阻丝阻抗调节器（7）、电阻信号通道（8）、电容信号通道（9）、电容信号通道（10）、电容信号通道（11）、多选开关（12）、标准信号转换器（13）、控制器（14）、多选开关控制器（15）、显示仪表（16），四通孔连接上块（1）和左右对称侧面的圆柱体（2）连接，左右对称侧面的圆柱体（2）和四通孔连接下块（5）连接，左右对称侧面的圆柱体（2）的左侧面和粘胶胶板式电阻丝应变组件（4）连接，粘胶胶板式电阻丝应变组件（4）与电阻丝阻抗调节器（7）连接，电阻丝阻抗调节器（7）通过电阻信号通道（8）连接多选开关（12），左右对称侧面的圆柱体（2）的右侧面和粘胶胶板式E型弯矩电容应变组件（3）连接，粘胶胶板式E型弯矩电容应变组件（3）通过电容式信号引线与电容信号通道（9）、电容信号通道（10）、电容信号通道（11）依次连接，电容信号通道（9）、电容信号通道（10）、电容信号通道（11）分别连接多选开关（12），多选开关（12）连接标准信号转换器（13），标准信号转换器（13）连接控制器（14），控制器（14）分别连接多选开关控制器（15）和显示仪表（16），多选开关控制器（15）控制多选开关（12）。

2.根据权利要求1所述的同步检测物流车辆弯矩重量数据关系的仪表装置和方法，其特征是：粘胶胶板式E型弯矩电容应变组件（3）包括：绝缘体（3-1）、面积为A₂的长方形电容极板（3-2）、面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）、面积为A₄的长方形电容极板（3-4）、两两电容极板间的电解介质（3-5）、长方体粘胶胶板（3-6），面积为A₂的长方形电容极板（3-2）、面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）、面积为A₄的长方形电容极板（3-4）分别通过绝缘体（3-1）与长方体粘胶胶板（3-6）连接，面积为A₂的长方形电容极板（3-2）、面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）、面积为A₄的长方形电容极板（3-4）分别依次连接电容式信号引线，长方体粘胶胶板（3-6）与左右对称侧面的圆柱体（2）右侧连接。

3.根据权利要求1所述的同步检测物流车辆弯矩重量数据关系的仪表装置和方法，其特征是：粘胶胶板式电阻丝应变组件（4）包括：长方体粘胶胶板（4-1）、长方形绝缘层（4-2）、栅型电阻丝（4-3）、表层绝缘快干漆（4-4），表层绝缘快干漆（4-4）涂覆在栅型电阻丝（4-3）上，栅型电阻丝（4-3）连接电阻丝信号引线，栅型电阻丝（4-3）覆盖在长方形绝缘层（4-2）上，长方形绝缘层（4-2）覆盖在长方体粘胶胶板（4-1）上，长方体粘胶胶板（4-1）与左右对称侧面的圆柱体（2）左侧连接。

4.同步检测物流车辆弯矩重量数据关系的仪表测定方法，其特征是：假想的重量G与四通孔连接上块（1）连接，四通孔连接下块（5）与假想的车桥架连接，当车桥架的倾斜角为零时，调整粘胶胶板式E型弯矩电容应变组件（3）的初始信号显示为零，粘胶胶板式电阻丝应变组件（4）的信号显示为G，当车桥架的倾斜角不等于零时，车桥架向左或者右倾斜使车桥架产生弯矩同时G也产生向下分力，作用在圆柱体（2）上的弯矩和重量发生变化，该变化分别传导在圆柱体（2）左右两侧的粘胶板式E型弯矩电容应变组件（3）和粘胶胶板式电阻丝应变组件（4）上的弯矩和重量发生改变，从而引起粘胶胶板式E型弯矩电容应变组件（3）和粘胶板式电阻丝应变组件（4）的信号发生改变。

步骤1：当车桥架右倾时，面积为A₂的长方形电容极板（3-2）、面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）、面积为A₄的长方形电容极板（3-4）的信号变化：

dC=│C-C₀│=C-C₀

C₀=εA/H

其中：

dC-长方体粘胶胶板（3-6）受弯矩M作用后的电容变化量；

C-长方体粘胶胶板（3-6）受弯矩M作用后的电容量；

C₀-长方体粘胶胶板（3-6）未受弯矩M作用时的电容量；

ε-面积为A₂的长方形电容极板（3-2）或面积为A₄的长方形电容极板（3-4）与面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）之间电解介质的介电常数；

H-长方体粘胶胶板（3-6）未受弯矩M作用时，面积为A₂的长方形电容极板（3-2）或面积为A₄的长方形电容极板（3-4）与面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）之间的距离；

A-面积为A₂的长方形电容极板（3-2）或面积为A₄的长方形电容极板（3-4）与面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）之间的覆盖面积；

步骤2：长方体粘胶胶板（3-6）在弯矩作用下引起面积为A₂的长方形电容极板（3-2）及面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）的位移量dH，则

C=εA/(H-dH)

在C₀=εA/H中C₀与H之间的关系为双曲线，因此在该双曲线上取任意一点，对dC与dH进行线性化处理，可得：

即电容变化量dC与长方体粘胶胶板（3-6）在弯矩作用下引起面积为A₂的长方形电容极板（3-2）或面积为A₄的长方形电容极板（3-4）与面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）之间的位移量dH成线性关系；

步骤3：通过以上推导，弯矩M的变化引起dH变化，进而造成电容变化的信号dC线性改变，该信号通过电容式信号引线传输到电容阻抗及相位角调节器（6），再分别传输到电容信号通道（9）（即测量面积为A₂的长方形电容极板（3-2）和面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）之间的信号）、电容信号通道（10）（即测量面积为A₄的长方形电容极板（3-4）和面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）的信号）、电容信号通道（11）（即测量面积为A₂的长方形电容极板（3-2）和面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）、面积为A₄的长方形电容极板（3-4）和面积为A₃的中轴长方形电容极板（3-3）之间的信号和），进入多选开关（12）；

步骤4：当车桥架右倾时，栅型电阻丝（4-3）的信号变化：

电阻丝的电阻R=f（L，F，ρ），则电阻丝全微分为

电阻丝的电阻相对信号变化量为

该式是电阻丝既受弯矩又受重力G作用的电阻相对变化量；

当电阻丝受弯矩作用时，电阻丝长度的变化量dL/L，虽然弯曲但电阻丝的长度没有变化，故该项为零；电阻丝半径变化量dr/r，电阻丝半径没有变化，故该项为零；电阻丝材料电阻率变化量dρ/ρ，作用在电阻丝上的轴向正应力为零，泊桑比为零，故该项为零；dL/L=0，dr/r=0，dρ/ρ=0，则dR/R=0，该电阻丝不能测量弯矩变化值；

当电阻丝受重力G作用时，车桥架右倾，假想物体G倾斜，而产生下滑分力，使作用在栅型电阻丝（4-3）上的重力G有所改变，此时dL/L≠0、dr/r≠0、dρ/ρ≠0，因此总变化量也不等于零，则产生信号变化；

步骤5：该电阻丝总变化量通过电阻丝信号引线传输到电阻丝阻抗调节器（7），再通过电阻信号通道（8）进入多选开关（12）；

步骤6：多选开关（12）汇集电容和电阻的变化信号，经过标准信号转换器（13）进入控制器（14），控制器（14）通过多选开关控制器（15）控制多选开关（12）多路信号通断，最终变化数据在显示仪表（16）上显示；

步骤7：同理，车桥架左倾时，粘胶胶板式E型弯矩电容应变组件（3）、粘胶胶板式电阻丝应变组件（4）的信号同上相应改变，其中粘胶胶板式E型弯矩电容应变组件（3）的dC=│C-C₀│= C₀-C，其余同右倾情况；粘胶胶板式电阻丝应变组件（4）的信号变化与弯曲无关。本方法解决了大型随车称重物流运输车辆运行时，由于车身产生左右倾斜角度而形成弯矩，弯矩干扰了该物流运输车辆的正常随车动态称重精度，为了掌握二者相互影响的变化量，需要同一时间同一地点检测出二者变化的数据的问题，为该称重传感器进一步改进，提供有利的数据，设计出带弯矩补偿功能的传感器，保证随车称重的精度。