[发明专利]具有温度补偿功能的车辆动态称重传感器及其制备方法在审
申请号: | 201611199141.6 | 申请日: | 2016-12-22 |
公开(公告)号: | CN106595829A | 公开(公告)日: | 2017-04-26 |
发明(设计)人: | 李浩;赵池航 | 申请(专利权)人: | 东南大学 |
主分类号: | G01G19/03 | 分类号: | G01G19/03;G01G3/13;G01G3/18 |
代理公司: | 南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204 | 代理人: | 李晓 |
地址: | 210096 *** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 具有 温度 补偿 功能 车辆 动态 称重 传感器 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种车辆称重领域,具体涉及一种具有温度补偿功能的车辆动态称重传感器及其制备方法。
背景技术
近年来,计重收费在中国得到了快速发展。汽车动态称重(weigh –in-motion, WIM)是智能交通系统的重要组成部分。现有动态车辆称重一般采用一定长度的条形石英称重传感器对车道进行覆盖,由传感器检测各车轮重量后,将各车轮重量相叠加来计算车辆整车重。动态称重时,汽车以一定的速度通过汽车衡,不仅轮胎对秤台的作用时间很短,而且除真实轴重外,还有许多因素产生的干扰,真实轴重往往被淹没在各种干扰中,这给高准确度的汽车动态称重造成很大的困难。车速、汽车自身振动、路面激励、轮胎驱动力等是目前考虑较多的影响因素。
另外,由于称重传感器工作在不同的温度环境中,如炎热的夏季、寒冷的冬季以及不同的国家和地区等等,不同的环境温度导致称重传感器的谐振频率产生温度漂移问题,进而导致称重的精度降低,目前的解决方案均为通过给。
因此,为解决称重传感器因温度漂移导致的称重精度降低,本发明提供一种具有温度补偿功能的车辆动态称重传感器,对各种温度环境适用性更强,测量精度受环境温度影响较小的动态称重系统。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种具有温度补偿功能的车辆动态称重传感器及其制备方法。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明提供的具有温度补偿功能的车辆动态称重传感器,
所述传感器包括弹性支撑件、压电基片及底板;弹性支撑件承载于底板上,压电基片固定于所述弹性支撑件内。所述压电基片由第一层和第二层形成,所述第一层具有第一杨氏模量和第一温度系数,所述第二层具有第二杨氏模量和第二温度系数,至少在传感器的工作条件内,第二温度系数的符号与第一温度系数的符号相反,所述方法包括以下步骤:由第一材料形成所述压电基片的第一层;将第二材料涂覆至所述压电基片的第一层以形成第二层;以及通过所述压电基片的几何结构来控制涂覆到所述压电基片的第一层的第二材料的量。
进一步地,控制涂覆到压电基片的第一层的第二材料的量的步骤可以包括:在第一层中产生其中生长第二材料的有限空间。因为空间受限,第二材料的生长也受限。
进一步地, 产生其中可以生长第二材料的有限空间的步骤可以包括在第一材料中产生多个孔或者凹陷的步骤,以及将第二材料涂覆至所述压电基片的第一层的步骤包括以第二材料完全填充所述孔或凹陷。
进一步地,第一材料可以包括硅(Si),第二材料可以包括二氧化硅(SiO2)。
根据本发明的第二方面,提出了一种具有温度补偿功能的车辆动态称重传感器,所述传感器包括弹性支撑件、压电基片及底板;弹性支撑件承载于底板上,压电基片固定于所述弹性支撑件内。所述压电基片由第一层和第二层形成,所述第一层具有第一杨氏模量和第一温度系数,所述第二层具有第二杨氏模量和第二温度系数,至少在传感器的工作条件内,第二温度系数的符号与第一温度系数的符号相反,所述压电基片包括:控制器,用于根据所述压电基片的形状来控制所述压电基片中形成第二层的第二材料的量。
进一步地,所述控制器包括在压电基片中形成的一个或多个孔或者凹陷。所述第二材料可以沉积到所述一个或多个孔中,并且可以在所述孔内生长。这意味着第二材料的生长受到一个或多个孔的尺寸的限制。
进一步地,所述压电基片可以由包括硅的第一层和包括二氧化硅的第二层构成。
有益效果:本发明一方面使用温度补偿技术,向具有正温度系数的材料中添加负温度系数的材料,使总温度系数可以变得几乎不为负,并且在特定容限下可以将其减小为零。在这种情况下,压电称重传感器的频率将变得与温度无关。另一方面,可以最优化车辆动态称重系统中压电称重传感器的形状或者几何结构,从而减小由温度和工艺变化产生的频率的变化。
除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外,本发明的具有温度补偿功能的车辆动态称重传感器及其制备方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点,将结合附图做出进一步详细的说明。
附图说明
图1是本发明实施例1的具有温度补偿功能的车辆动态称重传感器结构示意图;
图2是图1中压电基片的分层示意图;
图3是根据本发明的方法制造压电称重传感器的示意图;
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