基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統技術方案

基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統。現有的輪荷測量裝置，其內部彈性體結構設計時不把降低切向力耦合作為目標，只能在水平狀態下使用。本發明專利技術方法包括：輪荷測量裝置（1），輪荷測量裝置為合金板的背面具有平行于支承（2）的四條矩形槽（3），矩形槽內粘貼一組應變片（4），輪荷測量裝置通過屏蔽線連接數據采集裝置（5），數據采集裝置包括單片機（6），單片機連接數碼管（7）、串行通訊接口（8）和光電耦合器（9），九通道電壓信號切換裝置（10）、信號放大器（11）、信號濾波器（12）、A/D轉換器（13）以及所述的光電耦合器依次連接。本發明專利技術用于車輛輪荷測量。

【技術實現步驟摘要】
基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統
本專利技術涉及一種基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統。具體涉及一種利用電阻應變式稱重傳感器和上位機的屏蔽連接組成的車輛輪荷測量裝置及其測量方法。
技術介紹
目前車輛輪荷測量技術一直停留在初級階段，其測量裝置和測量方法都很不成熟，測量過程中有采用人工計數的方式也有極少數通過連接上位機進行數據采集的，上位機編程方式仍舊使用傳統的VB、VC并且設備簡陋，與上位機間進行數據通道的切換不靈敏，又因為在現場測量過程中電磁干擾、傾翻臺液壓缸工作時的震動、電子元件的熱噪聲、電源噪聲等產生的高頻噪聲對信號抗干擾能力差的簡陋測量設備來說，嚴重影響了測量系統的數據采集精度。現有的輪荷測量裝置，其內部彈性體結構設計時不把降低切向力耦合作為目標，只能在水平狀態下使用，不允許在傾斜狀態下測量，多維力/力矩傳感器能夠測量多個方向的力/力矩，但由于結構、量程、造價等原因很難用于輪荷測量，同時對于質心高度的測量，以往做法是使車體前后傾斜，對于大型車輛而言，由于車體長度較長，液壓缸的行程將非常長，不利于整個測量平臺的穩定。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統。上述的目的通過以下的技術方案實現：一種基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，其組成包括：輪荷測量裝置，所述的輪荷測量裝置為合金板的背面具有平行于支承的四條矩形槽，所述的矩形槽內粘貼一組應變片，所述的應變片通過屏蔽線連接數據采集裝置，所述的數據采集裝置包括單片機，所述的單片機連接數碼管、串行通訊接口和光電耦合器，九通道電壓信號切換裝置、信號放大器、信號濾波器、A/D轉換器以及所述的光電耦合器依次連接。所述的基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，所述的單片機安裝于主板上，所述的主板上還具有數字電路供電器、電橋與模擬供電器、信號濾波器供電器、外部電源接口、調零電阻、輸入信號接口、去耦電容和控制按鈕。所述的基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，所述的九通道電壓信號切換裝置采用3個雙4選一的多路模擬選擇開關CD4052。所述的基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，所述的信號放大器采用ADI的差分輸入儀用AD620集成運算放大器。所述的基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，所述的信號濾波器采用巴特沃斯濾波器，通過二階低通濾波節級聯的方式構成4階，拓撲結構為SallenKey，截止頻率為1Hz，單位增益的信號濾波器，通過濾波原理推導除該濾波器的傳遞函數為：Au(S)=1559/(S4+16.42S3+134.8S2+648.2S-1559)。所述的基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，所述的A/D轉換器采用高分辨率和低頻應用場合的24位Δ-Σ型LTC2400A/D轉換器，在A/D轉換電路中采用TI的LM336-2.5電壓基準器件，其與三極管一樣的封裝式TO-92，利用其具有體積小、焊接方便的特點，并且通過簡單的電子配置就可以提供精確的、穩定的2.5V基準電壓。所述的基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，所述的光電耦合器采用高速光電耦合器6N137，將所述的A/D轉換器的輸出與所述的單片機進行隔離。所述的基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，所述的數據采集裝置連接的外部直流電源為數字電路供電器、電橋與模擬供電器、信號濾波器供電器供電。所述的基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，所述的調零電阻作為并聯電位器法進行電橋調零。有益效果：1.本專利技術在合金板的背面加工出四條同規格的矩形槽，起到定向弱化局部剛度和強化變形的目的，采用電阻應變式稱重傳感器作為的好處是制作方便，并對稱粘貼在矩形槽的內部是每個應變片所在截面對中性軸的慣性矩也相等，使得數據采集簡單且準確。本專利技術在矩形槽內沿寬度方向等間距、對稱的粘貼應變片，則應變片所在橫截面可以看作是n條平行排列的彎曲梁，由于每個矩形槽的尺寸都一致，所以每個應變片粘貼表面到中性軸的距離都相等，每個應變片所在截面對中性軸的慣性矩也相等，這樣有利于數值計算過程。本專利技術采用屏蔽線將輪荷測量裝置和數據采集裝置連接，并設置了二階低通有緣RC信號濾波器、光電耦合器作為信號濾波的裝置、去耦電容的多重抗干擾裝置，可以有效的除去現場測量環境伴有的聲、光、電、磁、振動以及化學腐蝕、高溫、高壓的干擾，使得有用信號能夠有效平穩地傳輸，使整個電路遠離噪聲的干擾保證數據的準確采集。本專利技術采用側向傾斜的方法，在質量反應法的基礎上加以改進針對以往使車體前后傾斜來測量大型車輛時，由于車體長度較長，液壓缸的行程將非常長，不利于整個測量平臺的穩定的弊端，能夠有效的減小液壓缸行程，而且由于每個車輪都沒有懸空，就避免了質量重新分配后有車軸分擔過多車體載荷而有壓潰的危險，其中應用到的電阻應變式稱重測量，具有精度高、測量范圍廣、響應快、使用壽命長和性能穩定的使用特點，在車體傾斜時，車輪下的輪荷測量裝置將受到垂直于測量平面的法向力和平行于測量平面的切向力作用，測量結果是法向力與切向力共同作用的結果，兩者之間存在耦合這種借鑒一體化輪重秤的結構設計理念以及多維力/力矩傳感器的應變測量及標定技術，實現了切向力的解耦，使其能夠在水平和傾斜狀態下測量車輪載荷，從而實現汽車，尤其是多軸重型車輛的質心位置測量，具有提高汽車的穩定性、安全性，降低汽車交通事故中的人員傷亡的重要意義。附圖說明：附圖1是本專利技術的結構示意圖。附圖2是本專利技術輪荷測量裝置的背面結構示意圖。附圖3是本專利技術數據采集裝置的結構框圖。附圖4是本專利技術對九通道輸出信號調零效果對比圖。附圖5是本專利技術AD620集成運算放大器共模抑制比（CMRR）與信號的頻率關系曲線。附圖6是本專利技術AD620集成運算放大器增益（GAIN）與信號的頻率關系曲線。附圖7是本專利技術采用AD620集成運算放大器的電路原理圖。附圖8是本專利技術采用24位Δ-Σ型LTC2400A/D轉換器的結構圖。附圖9是本專利技術采用24位Δ-Σ型LTC2400A/D轉換器的電路原理圖。附圖10是本專利技術數碼管動態顯示電路原理圖。附圖11是本專利技術串行通訊接口原理圖。附圖12是本專利技術高速光電耦合器6N137的電路原理圖。附圖13是本專利技術去耦電容示意圖。附圖14是本專利技術采用的二階低通濾波電路圖。附圖15是本專利技術隔離穩壓電源模塊的典型溫度曲線。附圖16是本專利技術隔離穩壓電源模塊的輸入電壓與效率曲線圖。附圖17是本專利技術并聯電位器法電路圖。附圖18是本專利技術并聯電位器等效電路圖。附圖19是本專利技術CD4052工作邏輯圖。附圖20是本專利技術CD4052的使用真值表。具體實施方式：實施例1：基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，其組成包括：輪荷測量裝置1，所述的輪荷測量裝置為合金板的背面具有平行于支承2的四條矩形槽3，所述的矩形槽內粘貼一組應變片4，所述的輪荷測量裝置通過屏蔽線連接數據采集裝置5，所述的數據采集裝置包括單片機6，所述的單片機連接數碼管7、串行通訊接口8和光電耦合器9，九通道電壓信號生成裝置10、信號放大器11、信號濾波器12、A/D轉換器13以及所述的光電耦合器依次連接，所述的數據采集裝置連接上位機14。并提出傾翻臺進行質心測量的方法，在傾翻臺上平面安裝6組所述的輪荷測量裝置，間距根據輪距和軸距調整，由于該方法是在質量反應法基礎上改進的，則車輛的質心計算方法是相同的，計算方法如下：在水平狀態下，測量車輛本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，其組成包括：輪荷測量裝置，其特征是：所述的輪荷測量裝置為合金板的背面具有平行于支承的四條矩形槽，所述的矩形槽內粘貼一組應變片，所述的應變片通過屏蔽線連接數據采集裝置，所述的數據采集裝置包括單片機，所述的單片機連接數碼管、串行通訊接口和光電耦合器，九通道電壓信號切換裝置、信號放大器、信號濾波器、A/D轉換器以及所述的光電耦合器依次連接。

【技術特征摘要】
1.一種基于側傾法的車輛質心輪荷測量系統，其組成包括：輪荷測量裝置，其特征是：所述的輪荷測量裝置為合金板的背面具有平行于支承的四條矩形槽，每條所述的矩形槽內粘貼一組應變片，所述的應變片通過屏蔽線連接數據采集裝置，所述的數據采集裝置包括單片機，所述的單片機連接數碼管、串行通訊接口和光電耦合器，九通道電壓信號切換裝置、信號放大器、信號濾波器、A/D轉換器以及所述的光電耦合器依次連接；所述的單片機安裝于主板上，所述的主板上還具有數字電路供電器、電橋與模擬供電器、信號濾波器供電器、外部電源接口、調零電阻、輸入信號接口、去耦電容和控制按鈕；所述的九通道電壓信號切換裝置采用3個雙4選一的多路模擬選擇開關CD4052；所述的信號放大器采用ADI的差分輸入儀用AD620集成運算放大器；所述的信號濾波器采用巴特沃斯濾波器，通過二階低通濾波節級聯的方式構...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙新通，盧曉東，常龍，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發明
國別省市：