专利名称:汽车重量传感器及其设计依据的制作方法
本发明属传感器领域，特别是用于测量汽车载重量的传感器。
在传感器领域里，有各种各样数以千计的传感器，用来测量各种各样的电量的或非电量的物理化学的变化情况。由于汽车的运行情况特别恶劣，使得现有的各种传感器都不能用来测量汽车的载重量，汽车的称量都必须用汽车地磅来进行，很不方便，更不利于管理。专利申请号为“85107679”的发明“汽车载重仪表”已提出了一种全新的称量汽车载重量的方法。但由于该方法使用的是现行的传感器，使得称量结果不够理想，有较大的误差。且传感器价格昂贵，寿命也极低(指用在汽车上时)。由于以上原因，从而限制了一种能随车携带的用来称量汽车载重量的衡器仪表迟迟不能问世。
本发明的目的就在于要开发一个全新的传感器领域，专门为测量汽车的载重量而提供一种完全能适用于汽车运行工况的重量传感器。
本发明是这样实现的制作两个容器;其中一个容器内装有液体，另一个是空的。用两根金属管，其中一根的外径比另一根的内径稍小，将两根金属管相互套在一起，相互间用绝缘隔离垫将两管隔开，隔离垫的形状要保证既能隔开两管，又能把两管连在一起，且保证两管之间的空隙和管外相通，用这根双金属管将两容器连通。另用一根管子和空的一个容器接上，和一个开关串连后接到另一个盛有液体的容器上，然后再将其引出，再用两根导线分别和双金属管中的内管和外管连接并引出。这样双金属管中两管的相对面之间便形成了一个电容，这样即完成本发明装置，使用时，将本发明装置装到装有专利申请号为“85107735”的发明“轮胎气压保持器”(以下简称保持器)的汽车上，将从本发明装置上引出的管接到“保持器”上的管1′上，在汽车的载重量为零时，打开本装置上的开关，汽车轮胎的汽压通过“保持器”同时传入两容器中，待稳定后，将开关关上，把开关到空容器一段管子给永久性或半永久性地封住，这样，就在空容器内存入了汽车载重量为零时的轮胎气压值，这时双金属管之间的间隙中的液柱高度等于容器内液体的高度，达平达衡状态，当汽车的载重量开始增加时，轮胎由于负荷而开始变形，胎内的气压也由p变到p+△p随载重量的增加而线性地增加，增加的△p也同时传入盛有液体的容器内，则两容器的压力平衡被破坏，为达到新的平衡，双金属管中的液柱高度h也上升了一个△h。根据静流体力学的理论可知△p∝△h，根据电工原理可知双金属管中两金属管之间所形成的电容C＝Co+0.55 (ε1－1)/(lnD/α) △h(式中Co～初始电容值。ε1～液体的电介值，D/d～双金属管中两管的直径之比)，即由于液柱升高了△h所改变的电容量为△C＝0.55 (ε1－1)/(lnD/α) △h，△C＝K△h，K＝0.55 (ε1－1)/(lnD/α) ＝常数，即△p∝△C，这样就实现了把重量线性地转化成电容的过程。而现有的电子技术对测量10-6电容量的变化值已不是什么困难。
本传感器由于不直接承受重量，没有什么精密件，所以它能经受得起汽车运行中的各种恶劣的工况，没有精密件，对材料的要求也不高，加工容易，其价格就比其它传感器低得多。对专门用于汽车载重量的测量就显示出了较其它传感器优越得多的性能。
以下将结合附图对本发明作一步的详细说明。
图1是本发明的一种具体的结构图。
图2是双金属管的A-A剖面图。
参照图1、图2容器1和容器2做成一体，中间用挡板6隔开，容器1内盛有蒸溜水5;容器2内是空的，双金属管3分别由外管31，内管32组成，绝缘隔离垫8将两管隔开;导线9分别和管31管32连接，双金属管3把容器2和容器1连通，管7分别从两容器接出后合在一起引出，开关4接在管7和容器2之间，使用时，将本发明装置接到装有“保持器”的汽车上，将本装置的管7和“保持器”中的管1′接通，当汽车的载重量为零时，打开开关4，让汽车轮胎的汽压通过“保持器”到达容器1和容器2内，待稳定后，把开关4关上，把从容器2到开关4之间的一段管子永久或半永久地封住，这时容器2内就存入了汽车载重量为零时的轮胎气压，这时两容器的压力相等，双金属管3中水柱高度等于容器1中的水面高，当汽车载重量开始增加时，轮胎发生变形，引起胎压从p变化到p+△p，这增加的△p通过“保持器”传入本发明装置中的容器1中，使容器1的压力由原来的p1变化到p1+△p1，容器2内的压力p2未增，两容器的压力失去了原来的平衡。为了达到新的平衡，双金属管3中液柱高度也较原来的高度h变到h+△h。由流体静力学及气体等温压缩理论可知，由载重量所引起的胎压的变化△p＝△p1＝2r△h-p (△V)/(v-△v) ，式中v是容器2及双金属3内载重量为零时的空气柱的体积之和，△v是由于水柱上升了一个△h所占据的空气柱的空间，r是水的比重，由式可知，由于v不是无穷大而引入了非线性误差，但△p1＝2r△h+p21/(ψ△V-1) ，如果v/△v＞＞1时，上式可简化成△p1＝2△hr+p2(△V)/(V) ，△p1＝△h(2r+p2/H)(式中H为将容器2的体积v折算成相当双金属管3空气柱的高度的值)，△p1＝K△h，K＝(2r+ (Pα)/(H) ＝常数，设计本发明装置时，为了取得所需的转换精度，v/△v之值就成了一个重要的设计依据。如本例要求误差0.1%，取管31的内径为10mm，管32的外径为8mm。实测解放牌4吨载重量汽车在最大载重量时胎压约升高30mm水柱，则本例的△vmax＝8.48×10-7m3，取v/△v＝1000时，v＝8.48×14-4m3，仅为一个边长为9.47Cm的立方体，本例实测误差0.075%。对容器1的体积没什么要求，只要其盛的液体能满足最大称量时双金属管3内液柱升高所需的液体并略有余即可。将本传感器的两根引线9连接到有关的电路上，利用现代的电子技术，于是就能很方便地把汽车的载重量测出来了。本发明中的双金属管3至少有一根，如需要时(如如为了增大Co或△C)，可有二根以上双金属管3。双金属管3可从容器1和2的外面也可以从里面把两容器连通。
本发明不但可以用来测量汽车的载重，也可以用来测量各种气体、液体的微小压力变化。
权利要求
1.用于测量汽车载重量的传感器，由容器1和容器2，双金属管3、管7，开关4，导线9等所组成，本发明的特征在于容器2内存入了汽车载重量为零时的轮胎气压值，而容器1通过管7感受，随载重量的大小而变化的轮胎气压值。
2.用于测量汽车载重量的传感器，其特征是为了获得所需的变换精度，容器2设计依据是V/△V之比值必须大于或等于某一个指定的值。
3.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于容器1和容器2至少由一根以上的双金属管3将其连通。
4.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于容器1内盛有液体5。
专利摘要
本发明属传感器领域。它由两个容器及双金属管等组成。其中一个容器内盛有液体而另一个是空的。双金属管将两容器连通，在汽车空载时就把轮胎气压值永久性或半永久性地存入空容器内，载重量变化时，变化的胎压传入盛有液体的容器内，使双金属管中的液柱升高改变了双金属管之间的电容值，把汽车载重量的变化变成了电容量的变化。为了取得所需的转换精度，空容器的体积和双金属管中液柱升高时所占据的空间之比值是一个重要的设计依据。
文档编号G01G19/08GK86102332SQ86102332
公开日1987年10月14日 申请日期1986年4月1日
发明者周顺祥 申请人:周顺祥导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan