[发明专利]动态称重传感器构造

说明书

一种动态称重传感器包括梁，所述梁包括具有承重表面的板，以及管部分，所述管部分包括基部壁和盖，并在它们之间限定空腔。感测封装件设置在空腔内，且在与盖和基部壁的预载下。感测封装件包括压电元件。基部壁包括从安装表面延伸到空腔的孔。所述孔在其中包括紧固件，以将感测封装件固定在空腔内。紧固件的尺寸设定为具有穿过紧固件的中心轴线获取的截面尺寸，其大于沿着紧固件中心轴线获取的压电元件的截面尺寸。在示例中，紧固件具有的截面尺寸设定成在尺寸上约为压电元件的相应的截面尺寸的10％或更大。

技术领域

本文所公开的动态称重传感器构造涉及载荷传递机构和感测封装件或与其一起使用的组件，其配置为测量施加在载荷传递机构上的力，并且更特别地，涉及与这种传感器一起使用的预载配置，其专门设计用于提供传感器灵敏度和应力抗性的理想组合。

背景技术

动态称重传感器通常安装在道路上并且至少部分地延伸跨过道路的宽度，以随着车辆移动经过传感器而测量沿着道路行驶的车辆(例如，汽车和卡车)的动态地面力。来自动态称重传感器的测量数据通常用于计算车辆的轮轴重量，并且这样的信息可以用于确定是否有任何车辆不符合设定的规定(例如，超重)，用于未来的基础设施规划，等等。

动态称重传感器通常包括长形的壳体，该壳体具有顶板和底板以及设置在顶板和底板之间的圆柱形管。动态称重传感器还具有窄的过渡部或颈部，其将圆柱形管结合到顶板和底板。感测元件保持在圆柱形管内，处于管的上内表面和下内表面之间的预载。已知的动态称重传感器是垂直对称的，使得感测元件位于顶板和底板之间的壳体的垂直中点处。

在动态称重传感器中，在灵敏度(例如，测量力的准确度和精度)与传感器壳体的结构完整性之间存在权衡。例如，可以通过将更多的外部载荷引导到感测元件来增加灵敏度，但是将足够的载荷引导到感测元件以增加灵敏度的已知的传感器壳体遭受高的组合应力，这可能减少传感器壳体的操作寿命。已知的传感器壳体在顶板和圆柱形管之间的窄的过渡或颈部区域处经受高应力。通过增加壳体中的刚度可以改善壳体的结构完整性(并且增加操作寿命)，其通过壳体中的结构支撑路径而不是通过感测元件引导更大百分比的外部载荷。但是，减小引导到感测元件的载荷可能会不期望地降低测量灵敏度。

因此，希望以如下方式开发动态称重传感器：提供所需程度的传感器测量灵敏度，同时还具有足够程度的结构完整性以抵抗应力，从而扩展最终用途应用，并在这种最终用途应用中提供增强的操作寿命。

发明内容

如本文所公开的动态称重传感器包括沿着传感器构造的深度轴线伸长的梁。梁包括具有承重表面的板，以及管部分，其包括基部壁和盖，并在基部壁和盖之间限定空腔。感测封装件设置在梁的空腔内，且在预载下与盖和基部壁接合。感测封装件包括压电元件。基部壁包括穿过其中从安装表面延伸到空腔的孔。孔被配置成接收穿过其中的紧固件以将感测封装件固定在空腔内。紧固件的尺寸设定为具有穿过紧固件的中心轴线获取的截面尺寸，其大于沿着紧固件中心轴线获取的压电元件的截面尺寸。在示例中，紧固件具有的截面尺寸可以设定成在尺寸上约为压电元件的相应的截面尺寸的10％或更大。在示例中，紧固件的尺寸可以设定成在尺寸上约为所述压电元件的相应的尺寸的20％至100％。在示例中，基部壁从第一边缘横向延伸到与第一边缘相对的第二边缘，且其所述盖在第一边缘和第二边缘处或附近结合到基部壁。在示例中，梁还包括颈部，所述颈部在板和管部分的盖之间延伸，并将板结合到管部分的盖。

在示例中，感测封装件还包括设置在压电元件的上表面上的上电极、设置在压电元件的下表面上的下电极件；以及插设在上电极和下电极之间的导板。导板包括第一平面部分，其具有穿过其中的开口且容纳压电元件在其中的放置。第一平坦部分径向延伸到第二部分，第二部分远离第一部分轴向延伸。在示例中，感测封装件还包括插设在第一电极和空腔之间的上电介质层和插设在第二电极和基板之间的下电介质层，其中基板插设在下电介质层和紧固件之间。在示例中，导板第二部分沿着基板的侧壁表面的一部分朝向紧固件轴向延伸一段距离。在示例中，基板由金属材料形成，且其截面尺寸大于压电元件，且大于紧固件的截面尺寸。

附图说明