[发明专利]一种考虑交通状况的压电感知器件的输出能量计算方法

权利要求书

1.一种考虑交通状况的压电感知器件的输出能量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建压电感知器件的受力模型；

S2、构建压电材料的等效电荷源模型；

S3、将受力模型和电荷源模型进行耦合，得到压电感知器件在车辆轴载作用下的输出能量。

2.根据权利要求1所述的一种考虑交通状况的压电感知器件的输出能量计算方法，其特征在于，步骤1中所述构建受力模型为半波正弦模型，将压电感知器件在车辆驶过时的荷载进行转换得到半波正弦模型；

F(t)＝F_maxsin(ωt)

其中，l为加载长度，D为轮胎接地长度，d为压电感知器件长度，t为相应时间，ω为等效加载速度；F_max为车辆静止时作用于感知器件表面的荷载，T为加载周期；v为车速。

3.根据权利要求2所述的一种考虑交通状况的压电感知器件的输出能量计算方法，其特征在于，步骤2中所述构电荷源模型如下：

i(t)＝i_c(t)+i_R(t)

其中，i_C为流经感知器件等效电容C的电流；i_R为流经电路负载R的电流，R即为耗能元件。

4.根据权利要求3所述的一种考虑交通状况的压电感知器件的输出能量计算方法，其特征在于，步骤3中受力模型和电荷源模型的耦合方法如下：

步骤3.1、根据力学模型得到车辆荷载作用下电荷源Q_a电荷量；

Q_a＝d₃₃F_maxsin(ωt)

其中，d₃₃为感知器件中压电材料压电应变常数；

步骤3.2、根据电荷量和电荷源模型得到电流i(t)；

步骤3.3、根据电流i(t)得到流经负载的电流i_R(t)；

其中，|Z|为电路总阻抗；

步骤3.4、根据负载电流i_R(t)和电路总阻抗|Z|得到交通荷载作用下输出功率p_o(t)；

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5.根据权利要求4所述的一种考虑交通状况的压电感知器件的输出能量计算方法，其特征在于，步骤3得到输出功率p_o(t)后，还包括以下步骤：

步骤4、获取设定时间段内经过压电感知器件的车辆数据，并将车辆数据按照车型、轴型、车速及轴重进行分类；

步骤5、根据车速和轴重确定各车辆对压电感知器件的作用时间和压电感知器件的受力值；

S6、根据步骤5得到的作用时间和受力值确定单轴驶过时，压电感知器件的输出能量；

S7、根据步骤6得到的单轴驶过压电感知器件时输出能量，计算车辆所有轴驶过压电感知器件时，压电感知器件的输出能量；

S8、根据车辆数据，计算某类型车全部驶过压电感知器件时，压电感知器件的输出能量；

S9、根据车辆数据，计算全部类型车驶过压电感知器件时其总输出能量。

6.根据权利要求5所述的一种考虑交通状况的压电感知器件的输出能量计算方法，其特征在于，步骤5中所述压电感知器件的受力值的公式如下：

F_max＝F_loadA₁/A₀

其中，F_load为汽车轴载，A₀为轮胎接地面积，A₁为压电感知器件与轮胎接触面积。

7.根据权利要求5所述的一种考虑交通状况的压电感知器件的输出能量计算方法，其特征在于，步骤6中所述压电感知器件输出能量的计算公式如下：

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