一种动静态双输出轨道衡的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子衡器领域，特别是涉及一种具有动静态双输出的电子轨道衡。
【背景技术】
[0002] 轨道衡是安装在铁路上对列车装载货物重量进行计量的设备。轨道衡通常由承重 台、传感器、称重显示器及数字打印机等辅助设备组成，能够自动显示称重数值，具有远传 信息、连续计量等特点。由于这些特点，目前轨道衡技术已经广泛被应用于工厂、矿山、冶 金、外贸和铁路部门对货车散装货物的称重。
[0003] 现有的轨道衡通常分为静态轨道衡和动态轨道衡两大类。通常情况下，建设一台 常规动态轨道衡至少需要造成250 Hf土地的混凝土化，而建设一台常规的静态轨道衡至少 会造成120 Hf 土地的混凝土化，因此，如果能将静态轨道衡和动态轨道衡一体结合，将大大 减少建设成本及占地需求，缓解有限土地混凝土化与轨道衡计量发展之间的矛盾。
[0004] 然而，动态轨道衡与静态轨道衡不能一体结合的一个主要原因是受限于传感器的 制约。现有技术(例如中国专利ZL200920200873. 1及200910246334. 6号中国发明专利申 请）公开了一些动静态合一的轨垫传感器，但是其实际上关注于如何实现轨垫传感器对垂 直力和水平分力的测量，并为此在传感器弹性体中设置了多个惠斯登电桥电路。然而，这些 现有技术中多路惠斯登电桥应变片在弹性体中的设置方式，只能满足垂直力和水平分力测 量的需求，其并不能同时精确在同一荷载下输出两路垂直力信号。实际上，现有的静态轨道 衡和动态轨道衡无论采用哪种结构的称重传感器，由于弹性形变区的设计局限，目前尚未 出现过能够对同一荷载反应输出两路垂直力信号的传感器；此外，也没有找到一种方便的 静动态计量计算方法，这些问题共同导致静态轨道衡和动态轨道衡不能有效合二为一的状 况延续至今。
[0005] 此外，轨道衡通常暴露于自然环境中使用，其中的电子部件、尤其是传感器容易受 到外部不确认因素的影响，诸如外部引入的冲击电压等，造成不必要的测量误差甚至器件 坏损；此外，如何能够为轨道衡、尤其是其中的传感器提供稳定供电，减少电源更换或检修 程序，减少运营成本升高，也是本发明中所希望解决的一个问题。
[0006] 中国衡器"十三?五"衡器发展纲要要求，着重开发多功能、智能化轨道衡，真正实 现静态轨道衡和动态轨道衡实现二合为一，最大限度的去减少各大、中型企业既对动态轨 道衡，又对静态轨道衡所带来的重复投资，改善当前对轨道衡维护成本高的局面。因此，现 有技术中存在对一种能够具有结构简单、测量快速精确、且同时具备静动态轨道衡计量能 力的轨道衡设备的需求。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的上述问题，本发明提供了一种动静态双输出轨道衡，所述轨道衡 包括具有双垂直力输出的电阻应变式传感器装置，在所述传感器装置中，通过以特定的配 置方式将两组相同组成的电桥电路的应变片设置在同一梁式或板式传感器弹性体的剪力 应变盲孔腹板底面上，实现一种能够在同一荷载下同时高精确度地输出双路垂直力输出信 号，所述两路输出信号分别用于静态和动态轨道衡计量。
[0008] 所述传感器装置可以包括两路惠斯登电桥电路。第一路惠斯登电桥电路包括 R1~R8八张同阻值的应变片，其中应变片R1~R4是剪切的拉片，应变片R5~R8是剪切的压 片；2个用于温度的零点补偿电阻Rtl、Rt2分别串入相邻的桥臂中，两个空载零点补偿电 阻Rol、R〇2也分别串入相邻的桥臂中，供电桥的正极分别串入弹性模量补偿电阻Rpl和灵 敏系数补偿电阻Rsl，在供电桥负极端分别串入弹性模量补偿电阻Rp2和灵敏系数补偿电 阻Rs2,在供电桥的正、负极间并入电阻R作为输入电阻标准化调整电阻。第二路惠斯登电 桥电路在电路组成上与第一路相同。在本发明的传感器中，弹性体由合金钢材料通过整体 加工制成且分为承载区、应变测量区及安装区。应变测量区为分左右对称两个且为盲孔工 字行截面，左侧测量区腹板上正面粘贴有All (R1、R2)、B11 (R9、R10)，反面粘贴A12 (R5、 R6)、B12 (R13、R14)各两组双剪应变片；右侧测量区腹板上正面粘贴有A21 (R3、R4)、B21 (R11、R12)，反面粘贴A22 (R7、R8)、B22 (R15、R16)各两组双剪应变片；各应变片的丝栅方 向与水平轴成45度交叉布置，411312321322连接成惠斯通电桥4(图1所示)，用于静 态称重测量出11、812、821、822连接成惠斯通电桥8(图2所示)，用于动态称重测量。
[0009] 根据本发明，所述静动态轨道衡中还可以包括与惠斯登电桥电路A连接的放大器 AU滤波器A2、模数变换器A3和静态数据处理单元DSP-A，以及与电桥B连接的放大器B1、 滤波器B2、模数变换器B3及动态数据处理单元DSP-B处理，从而形成彼此独立的静态轨道 衡计量模块Module-A和动态轨道衡计量模块Module-B，分别用于静态和动态模式下的称 重计量。在不同的计量模块下，按照不同的计算方法进行相应模式下的称重计量值。
[0010] 根据本发明，所述静动态轨道衡中还可以包括传感器电源模块、速率检测模块、识 别模块及数据库模块。传感器电源模块可以为光伏精密直流电源模块，持续稳定地为电桥 电路等提供电能。速率检测模块向上位机PC输出检测信号，用于指示当前处于动态或静态 测量模式下。识别模块识别当前待测列车的机车和/或货运车厢的类型。数据库模块存储 包括但不限于已知机车和/或货运车厢的相关性能参数(例如重量、转向架车轴数量等等） 及修正项X (η)等数据。
[0011] 根据本发明，所述光伏精密直流电源模块可以包括太阳光电模块、蓄电池、节能控 制模块、防过流冲击模块、电源电压转换模块及电源干扰隔离模块，从而避免了外接市电的 繁琐工作，同时有效保证工作环境下高精度电源输入的提供。
[0012] 在本发明的另一方面，还提供了分别适用于静态和动态计量模式下重量计算方 法，使得能够以简单可靠的方式高精确度地完成称重计量工作。
[0013]
【附图说明】
[0014] 图1示出了根据本发明的静动态双输出轨道衡中双垂直输出传感器的电桥电路A 的不意图； 图2示出了根据本发明的静动态双输出轨道衡中双垂直输出传感器的电桥电路B的示 意图； 图3和4说明了根据本发明的静动态双输出轨道衡的双垂直输出传感器中应变片在传 感器弹性体上的配置； 图5示出了根据本发明的静动态轨道衡中双垂直输出传感器对应的电路硬件模块示 意图； 图6示出了根据本发明的动态模式下的称重数据的处理流程图； 图7示出了根据本发明的节能控制模块的电路原理图； 图8示出了根据本发明的防过流冲击模块的电路原理图； 图9示出了根据本发明的电源电压转换模块的电路原理图； 图10示出了根据本发明的电源干扰隔离模块的电路原理图。
[0015]
【具体实施方式】
[0016] 在根据本发明的静动态双输出轨道衡中，米用了具有双垂直力输出的电子应变式 传感器，其中一路垂直力输出专门用于静态轨道衡计量，另一路输出则专门用于动态轨道 衡计量，从而方便地实现了静态轨道衡与动态轨道衡的有机结合。
[0017] 在本发明中，在同一梁式或板式传感器弹性体的剪力应变盲孔腹板底面设置2路 惠斯登电桥电路所需的电阻应变片。每一路单独的形成一个惠斯登电桥电路。
[0018] 如图1所示，第一路由R1~R8八张相同阻值的应变片构成惠斯登电桥电路，其中 R1~R4是剪切的拉片，R5~R8是剪切的压片；2个用于温度的零点补偿电阻Rtl、Rt2分别串 联接入相邻的桥臂中，两个空载零点补偿电阻Rol、R〇2也分别串联接入相邻的桥