[发明专利]质量剥离方法及其组合装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种获取质量的传感器装置，尤其是能实现实时全动态获取质量的压电传感器装置。 

背景技术

称重，实质上是测量被测物体的质量，它不能直接测量，其测量方法是基于牛顿第二定律所描述的所有的物质惯性特性而建立的，即F=ma的特殊形式W=mg，式中g为重力场的重力加速度。目前世界各国所用的机械衡器和电子衡器都离不开两个必需条件：一是重力场；二是静力平衡。因此将这些秤称为静态秤，所用方法称为静态称重法。但在科研、生产中，常常遇到运动中的物件需要称重，在有振动源干扰的条件下需要称重，这时静态质量测量法和静态电子秤就无能为力了。

传统称重方法对物体在运动中进行称重，其由称重传感器等部分组成的动态称重装置不是闭环的自动控制装置，而是一种数据采集装置。即根据动态称重装置给出的信号特征和量值进行处理，从中分离出与质量成正比的直流成分，所以目前的动态称重方法可以说是以信号处理为主的一种方法。其测量值代替实际值时所产生的误差，主要取决于动态称量时的干扰，以及称量装置本身的动态特性，即称重装置的传递函数。目前应用较多的动态称重信号处理方法有数字滤波法、估算法和比较法。近年来取得比较好的研究成果有行车电子秤钢丝绳的软件补偿技术，快速称重和动态称重用新型动态称重传感器及其抗振动、冲击称重模块的研制与应用技术，公路车辆轴重秤的高速称重技术等。

在公路车辆超载预判，桥梁超载报警和轴载动态称重计量中，迫切需要体积小、高度低、重量轻，刚度大，固有频率高，动态范围广，灵敏度高的动态称重传感器和动态公路车辆称重装置。压电石英晶体敏感元件及其组装的压电石英称重传感器就具备上述特点。目前压电式动态称重装置由压电压力传感器作为信号源，采集重量信号，传感器受力由重力决定。当载体通过压电压力传感器时，装置测量出传感器产生的电荷或电压由此计算出动态重量值，然后利用测量出的动态重量值计算出载体的真实重量。以轴重秤为例，如专利CN102230818A提供了一种轴重秤：由石英晶体压电压力传感器组组成信号源，采用部分轮载式来进行称重，车辆轴载荷是通过该动态轴重传感器输出的信号波形的面积来计算的，沿输出信号的路径进行积分；必须考虑车轮和传感器接触区域前后的分离，车辆通过两个按已知距离布置的传感器的时间差，综合各种因素建立数学模型和确定算法。该方法可以得出比较好的准静态重力值，但是只能固定于路面进行称重，必须对车轮和传感器接触情况采用复杂的运算，传感器准确度与车辆振动和跳动有关，与轮胎压在传感器上的面积有关，适用环境具有局限性。

普通车载称重装置应用非压电式传感器不能很好的解决车体在行驶中的动态称重问题，普遍存在误差大，测量数据不稳定，如专利97241410x提供了一种车载称重装置，采用双剪切梁电阻应变式传感器均部在车梁与车箱之间的四个角上，构成一个称重台，使得车在行驶过程中同时进行称重，提高计量效率，但作为传统静态称重传感器不能直接得到物件的重力，实测力附加有动态力，在软件处理中必须消除掉这些动态力，而实际上动态力受路面、车速、车引擎等因素制约，具有很大的不规则性，目前软件只能小范围缩小动态力的影响，不能满足称重需求的准确度和稳定性。

事实上，动态称重在生活、工作、科研中很常见，比如皮带称重、吊秤等，只是考虑到无法从根本上消除动态干扰，很多场所都舍弃了动态称重，降低了效率，不计重力，压电传感器只通过动态力实时获取质量尚未见到报道。

发明内容

为了克服现有称重传感器以软件补偿去除干扰为主和环境与条件限制问题，本发明提供这样一种传感器装置，运用牛顿第二定律的普遍法则，能够完全动态实时的获得负载质量，通过物理方法根本上消除动态干扰，不受重力影响，而且可以方便的改变结构适应不同的受力条件和环境。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括压电压力传感组件1，压电加速度传感器2，物件3和物件4，紧固组件5，其中，在物件3和物件4的平面之间装入压电压力传感器1，物件3和物件4使用紧固组件5预紧，有且仅有压电压力传感器1承受物件3和物件4之间的压力，使物件4承受测量对象，在物件4内固定压电加速度传感器2。

压电压力传感组件1包括压电压力传感器或压电材料组件，其中压电压力传感器包括市场上能买到的类似传感器，压电材料组件一般是直接由压电材料、电极、导电胶、绝缘片组成的传感器核心部件；物件3和物件4分别为负载容器和动态基面，采用高强度合金；压电加速度传感器2为市场上能买到的类似产品；紧固组件5包括市场上能买到或自制的连接件和紧固件；压电压力组件1、压电加速度传感器2与物件3、物件4接触面为光滑平面。