一种应力秤的组桥装置的制作方法

本实用新型涉及机电技术和动态称重技术领域，具体是一种应力秤的组桥装置。

背景技术：

目前，车辆动态称重的常用称重测量方法是通过压力传感器、应变传感器等对秤体的支撑力或者应变进行测量，其本质均是对应变的测量。随着计重收费、超载治理等工作的不断深入，对应变测量的要求也越来越高。现有的应变测量主要是通过惠斯通电桥测量应变计电阻的变化来测量秤体应变的，一般是附加精密电阻将其组成1/4桥、1/2桥和全桥等方式，这样就增加了测量成本。此外，为消除温度、湿度和其他外界环境干扰产生的应变示数漂移，一般增加补偿块对示数漂移进行补偿，但是这样不仅增加了组桥方式的复杂性，而且造成了应变计和精密电阻的浪费，不能充分利用应变计进行测量。

技术实现要素：

基于上述问题，本实用新型提供了一种应力秤的组桥装置，该装置在降低测量成本、简化组桥方式的基础上，充分利用应变计测量秤体应变在一定程度上可以提高称重精度。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种应力秤的组桥装置，其特征在于，所述应力秤主要包括应变区、固结区、支撑结构和应变片对，其中固结区与支撑结构相连且位于应变区的两侧，用于固定支承应变区并保证其悬空，应变片对设置在应变区底部中心线上，用于测量车辆行驶过程中应变区的形变；

所述组桥装置设置在固结区的下方且与不同应变区的应变片对相连，主要包括电路组桥单元和数据处理单元，其中电路组桥单元是将不同应变区的应变片对组成惠斯通电桥，且应变片对中的两个应变片设置在电桥的相对两臂上，并将其输出量传送给数据处理单元，数据处理单元是通过传输量的正负判断车轮沿行驶方向位置，根据传输量值的大小和称重增益计算车轮重量；

进一步的，所述组桥装置中电路组桥单元所采用的两个应变区上的应变片对不能被同时碾压到，即组桥的两个应变区相隔较远，同时刻车轮只碾压到一个应变区，只有一个应变区上的应变片对发生形变。

进一步的，所述电路组桥单元设置在应力秤固结区的中心位置，减少车辆反复碾压造成的影响。

进一步的，所述应力秤中应变片对中的两个应变片相邻设置，且贴装方向完全相同，保证电路组桥单元输出的是同位置同方向上应变的变化。

进一步的，所述数据处理单元包括信号处理模块、模数转换模块和重量计算模块。

采用上述装置后，安装在每条应变区内的应变片对在组桥后，既能在车辆碾压另一应变对所在应变区时充当精密电阻，又能在车辆碾压到所在应变区时测量应变区的应变，这样减少了精密电阻和补偿块的使用，降低测量成本，同时简化组桥方式，同时还通过多排应变区的多次测量提高称重精度。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型一种实施方式的组桥方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步地详细说明。

图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图，图1(a)是应力秤的基本结构示意图，包括应变区、固结区、应变片和支撑结构，其中支撑结构在固结区的正下方，与固结区固结相连，并位于应变区的两侧，用于支撑固定应变区，应变片分布在应变区底面中心线上，用于测量应变区的形变量，且应变片的装贴方式和排布密度根据实际测量需要而定。

图1(b)是一种应力秤的组桥方式结构示意图，可以看到该应力秤至少有两排应变区，如应变区1和应变区2，不同应变区上的两个应变片对通过电路组桥单元进行组桥连接。在本实用新型中，将两个应变片紧邻设置形成一个应变片对，且贴装方向完全相同，如应变片对(1A,1B)和应变片对(2A,2B)，各应变片对等间隔地分布在应变区的中心线上，保证电路组桥单元输出的是同位置同方向上应变的变化。这里需要注意的是，组桥的两应变片对所在的两个应变区要有一定距离，保证车轮不能同时碾压到两个应变区，即车轮只碾压到一个应变区，只有一个应变区上的应变片对发生形变，而另一个应变片的此时充当补偿电路，而当车轮碾压到后一个应变区时，前一个应变区的应变片对充当补偿电路，消除外界环境如温度、湿度等影响，这样电桥输出量仅与所碾压到的应变区变形有关。

此外，如图1(b)所示，电路组桥单元需要有恒压电源(U₊和U_-)对其进行供电，通过上述惠斯通桥路后将输出信号(S₊和S_-)传输给数据处理单元，该输出信号物理上是由于车辆行驶过程中秤体形变引起的。数据处理单元将接收到的信号经过信号处理模块、模数转换模块和重量计算模块进行算法处理，获得最终车轮重量。这里，为避免车辆行驶对所述组桥装置的影响，一般将所述电路组桥单元设置在应力秤固结区的中心位置，将数据处理单元设置在车道两侧的收费岛上，减少车辆反复碾压造成的影响。

图2是电路组桥单元中两应变片对的组桥方式示意图。abcd分别是电路组桥单元的四个节点，其中a、d两端分别连接电源的正负两极U₊和U-，节点c、d作为输出信号的两端S₊和S_-即输出信号就是cd两端的电势差，一个应变片对的两个应变片(应变片对)分别设置在电桥相对的两臂上，同理应变片对在另外一组相对两臂上。当车辆碾压到应变片对时，桥臂ab和cd上的应变片对2A、2B就充当组桥电阻，这样就使得该组桥单元的输出信号(S₊和S_-)是只由应变片对1A、1B发生形变时导致的电势差，这样就可以测得车轮碾压应变片对1A、1B所在应变区的变形量，根据上述应变量，可以计算车轮重量。同理当车辆碾压应变片对2A、2B时，桥臂ac和bd上的应变片对1A、1B作为组桥电阻，c、d两端的输出信号是只由应变片对2A、2B的形变引起的，根据上述应变量同样可以计算车轮重量。为提高称重精度还可以将两次车轮重量求平均作为最终车轮重量。

如图2所述组桥方式充分利用两排应变区的应变片对测量秤体应变，进而根据形变量可以计算车轮重量。采用上述装置后，安装在每条应变区内的应变片对在组桥后，既能在车辆碾压另一应变对所在应变区时充当精密电阻，又能在车辆碾压到所在应变区时测量应变区的应变，这样减少了精密电阻和补偿块的使用，降低测量成本，同时简化组桥方式，同时还通过多排应变区的多次测量提高称重精度。

以上所述是本实用新型的其中一种实施例和说明，有关技术人员在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴。