压电传感器在车辆行驶称重中的应用
时间：2021-05-12 20:02:05 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：随着我国电气生产制造水平不断提升，电气装置种类得以丰富，越来越满足了企业生产及行业发展的客观需求。本文通过压电传感器在车辆行驶称重中的应用方略进行分析，以期为我国交通良性发展，提供行之有效的理论参考依据。
关键词：压电传感器；车辆行驶；称重；应用
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.148
当今社会车辆超载现象屡见不鲜，这种违反交通法规的不当行为，影响交通安全，给市政道路桥梁路面带来极大压力，缩减道路使用寿命，降低道路桥梁工程综合质量。然而，相较于发达国家，我国道路桥梁车辆行驶称重存在技术设备滞后消极现象，车辆超载现象屡见不鲜，为市政道路桥梁带来极大压力。基于此，为使车辆超载现象得以有效控制，分析在车辆行驶称重过程中，压电传感器应用方略显得尤为重要。
1 分析压电传感器应用原理
压电传感器由电压材料构成，通常情况下与市政道路及桥梁呈垂直状设置在电感线圈（1m宽×2m长）两端，以便充分接收车流过载信号，为达成车辆行驶称重目的奠定基础，电压材料经特殊处理可将动能转化为电能，电能可形成波动信号，被压电传感器内用以分析车辆行驶称重软件所接收，继而达成车辆超重行驶监控目标。电压材料内偶极子在压电传感器运行过程中形成电子流，一旦加置压电传感器路段内经过车辆，车辆经过对该元件所造成的压力，会变成电压（电荷），去掉负载电压（电荷）会形成相反极性信号（电子脉冲），该信号则为压电传感器实现车辆行驶称重的主要依据。压电传感器在运行过程中会产生极高电压，电流则相对较小，为此该元件可在车辆行驶称重过程中得以稳定应用，绝少出现电气故障，均具有信号接收精度高，高电压输出均匀稳定，柔软性强，方便安装及耐用等优势，继而在当今车辆行驶称重过程中得以广泛应用，为交通管理夯实技术基石[1]。
2 分析压电传感器软件及硬件的应用
通过对压电传感器应用原理进行分析可知，作为电气装置，在车辆行驶称重领域的应用，需要与相关交通管理系统相融合，数据采集、整理、分析均需在相应的系统内完成，为此压电传感器在车辆行驶称重应用过程中，需软件及硬件给予该技术有力支持。基于此，为使压电传感器在车辆行驶称重过程中得以有效应用，分析压电传感器软件及硬件的应用势在必行。
（1）硬件系统构成及应用。压电传感器硬件系统主要由上位机、下位机、全景摄像机及拍照摄像机等硬件构成，其中上位机由主控单元（工控机）、通讯设施（硬盘）、I/O板、图像采集卡1及卡2构成，图像采集卡1与汽车牌照摄像机相互连接，用以获取车辆牌照信息，图像采集卡2与全景摄像机相互连接，用以获取行驶车辆全景信息。下位机主要由电气控制系统构成，用以控制扩展单元，可在车辆经过压电传感器时，发出车辆行驶称重检测信号，为压电传感器软件分析提供依据[2]。
（2）压电传感器软件应用。负责提供压电传感器提供电源的软件为“电气控制单元”，为获取更多有关检测车辆的数据及相关信息，由黑白摄像单元负责获取称重车辆车牌号，由彩色摄像单元负责获取称重车辆全景信息，为车辆超重追责提供科学有效的数据支持。负责称重检测的软件为扩展控制单元，该单元可及时获取车辆行驶所产生的信号，该信号传输至压电传感器中进行信号分析，其中分析信号波的软件为Atmega116在线编程，通过分析信号波变化情况，得出车辆是否在行驶过程中存在超载现象，具体软件操控流程在由主程序控制程序内践行，其中CLI//禁全局中断，保障软件得以有效运行，待堆栈设置后，汽车行驶称重数据传输至IO端口并进行初始化，待初始化后依据交通管理客观需求，IO端数据将被清零，以便保障软件存储功能稳定有效，需继续进行分析的数据进入寄存器并进行初始化，分析其PD3=1//线圈信号，若无信号徐再次将数据原路返回，在寄存器内进行初始化，若有信号则进入SEI//允许全局中断，随后由串口输出数据，得出车辆行驶称重结论。
3 分析压电传感器检测技术的应用前景
伴随我国科学技术不断发展，压电传感器在原有技术应用基础上，作为专业技术将在动态称重领域得以广泛应用，其中共聚物压电轴传感器由美国MSI公司研制而成，主要用于车速监控、车型分类、检测车轴数、轴距等，将共聚物压电轴传感器置于需要进行车辆动态称重的区域，以便实现对行驶车辆动态监管，对车辆重量信息进行动态采集，成为交通管理人员分析交通综合信息重要依据。共聚物压电轴传感器可实时捕获车辆重量信息，同时可获取车辆速度信号，并将相关数据依照交通管理需求予以分类，形成信号统计表，用以反馈交通信息，赋予交通管理无限活力。在压电传感器检测技术未来应用过程中，该技术还可与闯红灯照相系统相融合，提高闯红灯照相系统灵敏度，同时可判定闯红灯车辆，是否同时兼具超重行为，为交通出发提供依据。在美国、日本、德国等发达国家，压电传感检测技术广泛应用于交通领域，同时设置超载警告系統，依据车辆超载情况予以警告及相关基础，介于压电传感器具有无人监管、实时有效、应用便捷等优势，在获知车辆超载行为同时，可联动交通视频管理系统，将存在违规现象车辆车牌号记录下来，有利于提升交通执法力度，为推动我国交通管理体系朝着智能化方向发展夯实技术基石[3]。
4 结束语
综上所述，压电传感器作为具有灵敏度高、信号接收稳定、安装便利等优势的技术设备，加置在市政道路桥梁上，压电传感器内感应线圈可有效获取车辆称重信息，通过分析相关信息，交通管理工作人员可有效分析车辆超重行驶实况，为优化交通管理体系奠定基础。随着我国科学技术不断发展，压电传感器内感应线圈获取信息将越发丰富，可用于测重车辆分类、速度监测等车辆行驶信息分析，为推动我国道路交通管理朝着智能化方向发展奠定基础。
参考文献：
[1]汤佳琛，王铭翔，方超等.一种基于压电材料的汽车横摆角加速度传感器的设计[J].中国科技纵横，2015（15）：76.
[2]李习峰，黄丹，张昱.基于光纤传感的车辆行驶信息采集系统[J].工业控制计算机，2014（06）：97，99.
[3]张力.压电传感器在车辆行驶称重中的应用探讨[J].科技资讯，2014（34）：72.
作者简介：顾正祥，男，江苏南通人，研究生，中级教师，研究方向：电气自动化。
