專(zhuān)利名稱(chēng)：一種汽車(chē)噸位測(cè)量的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車(chē)噸位測(cè)量的方法及其測(cè)量裝置，屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和測(cè)量 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)貿(mào)易的快速增長(zhǎng)，公路運(yùn)輸業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，車(chē)輛 超限超載運(yùn)輸現(xiàn)象不斷增加，車(chē)輛稱(chēng)重技術(shù)具有越來(lái)越重要的作用。目前應(yīng)用最為廣泛的汽車(chē)衡器是電子磅，它的原理是汽車(chē)通過(guò)電子衡部分后測(cè)出 其載重量，其體積龐大，安裝地點(diǎn)固定，使用不方便，生產(chǎn)成本亦較高，在實(shí)際的應(yīng)用中帶來(lái) 不少困難。許多相關(guān)科研機(jī)構(gòu)也正在針對(duì)這些問(wèn)題研制新的測(cè)量方法，最為典型的有兩種 一種是靜態(tài)測(cè)量技術(shù)。通過(guò)給車(chē)體安裝一套電磁感應(yīng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等應(yīng)變裝置，測(cè)量汽車(chē) 的載重量發(fā)生變化時(shí)引起相應(yīng)的參數(shù)(位移、磁場(chǎng)、電壓等信號(hào))變化，測(cè)出汽車(chē)的載重。在 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利200520080419中公開(kāi)了一種車(chē)輛載重測(cè)量裝置，提出了在支撐車(chē)軸的彈簧 鋼板和大梁之間安裝距離傳感器，該距離傳感器包含一個(gè)敏感元件組合和一個(gè)帶有導(dǎo)向機(jī) 構(gòu)的固定底座和活動(dòng)桿，通過(guò)測(cè)量車(chē)輛上彈簧鋼板在載重前后變形量，得到載重?cái)?shù)據(jù)。這種 測(cè)量的方法其測(cè)量原理簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)運(yùn)算也不復(fù)雜，也很容易提高其測(cè)量精度；但是面臨的最 主要的問(wèn)題是安裝應(yīng)變裝置較為復(fù)雜，且所用到的敏感元件因?yàn)榘惭b在車(chē)體上，在惡劣的 環(huán)境下很難保持其精密性和使用壽命。另一種是動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)。其基本原理是采集由載重汽車(chē)的重量引起的變形、慣性 量改變等，通過(guò)提取這類(lèi)參數(shù)信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)變換、處理、及頻譜特性分析等手段提取出載 重汽車(chē)的重量參數(shù)?，F(xiàn)有公開(kāi)文獻(xiàn)“基于LabVIEW的車(chē)體振動(dòng)加速度信號(hào)處理”(《中國(guó)測(cè) 試技術(shù)》2008年第34卷第1期67 69頁(yè))一文，提出了一種通過(guò)加速度傳感器獲取車(chē)體 的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波、變換、處理等數(shù)據(jù)運(yùn)算，提取重量信息。同樣，在公開(kāi)文獻(xiàn)“高速動(dòng)態(tài) 車(chē)輛研究”(《微電腦應(yīng)用》2009年第25卷第1期10 12頁(yè))一文中，提供了一種高速動(dòng) 態(tài)車(chē)輛稱(chēng)重方法以應(yīng)變傳感器作為現(xiàn)場(chǎng)敏感器件，測(cè)量行駛車(chē)輛引起的橋梁應(yīng)變，對(duì)采樣 數(shù)據(jù)進(jìn)行積分運(yùn)算消除振動(dòng)項(xiàng)對(duì)結(jié)果的影響，進(jìn)而獲得動(dòng)態(tài)車(chē)輛的載重值。這兩種方法都 是采用了動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，都是充分利用了車(chē)體自身參數(shù)的變化，其硬件實(shí)現(xiàn)過(guò)程并不復(fù)雜； 但是，其信號(hào)是在車(chē)輛行駛過(guò)程中實(shí)時(shí)獲得的，測(cè)量信號(hào)處理及參數(shù)辨識(shí)過(guò)程較為復(fù)雜，另 一方面，路面的平滑度和車(chē)輛速度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響亦較大。
發(fā)明內(nèi)容
為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于胎壓測(cè)量噸位的測(cè)量方法，不 需要額外安裝輔助測(cè)量裝置，也不需要對(duì)現(xiàn)有車(chē)型進(jìn)行改造，通過(guò)提取載重前后汽車(chē)輪胎 氣壓參數(shù)的變化，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的運(yùn)算，便可得到車(chē)輛的真實(shí)的載重值。該測(cè)量方法亦吸收了前 述公開(kāi)文獻(xiàn)提出的靜態(tài)測(cè)量技術(shù)和動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)。一方面，胎壓變化和載重量近似呈線(xiàn)性 關(guān)系，只需要進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，其測(cè)量原理簡(jiǎn)單；另一方面，胎壓變化量是載重汽車(chē)自身的變化參數(shù)，省去了輔助測(cè)量裝置。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，首先根據(jù)經(jīng)典力學(xué)的基本原理建立了載重量與胎壓 變化之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，為實(shí)現(xiàn)測(cè)量裝置提供了理論基礎(chǔ)；其次根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型， 設(shè)計(jì)了全數(shù)字便攜式噸位測(cè)量裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的通過(guò)胎壓變化測(cè) 量汽車(chē)載重負(fù)荷的測(cè)量方法。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，對(duì)于特定的輪胎，內(nèi)部氣壓變化與其承 受的徑向載荷是近似呈線(xiàn)性關(guān)系的。以此為依據(jù)，對(duì)于簡(jiǎn)單的四輪卡車(chē)輪胎氣壓與載重負(fù) 荷關(guān)系模型進(jìn)行了深入研究，通過(guò)兩步法建立了精確的數(shù)學(xué)模型第一步載重與受力的關(guān)系。將四輪卡車(chē)抽象成理想的平面物理模型，并做以下合理的假設(shè)(1)負(fù)載后車(chē)身左右對(duì)稱(chēng)，即認(rèn)為左右輪胎承受的力相等。(2)車(chē)廂內(nèi)的載重物重心處在固定的位置，即車(chē)廂的中心位置。則可建立以輪胎為支點(diǎn)的力矩模型，如圖1。以前輪為參考原點(diǎn)，根據(jù)假設(shè)(2)得到載重汽車(chē)的重心隨載重量變化關(guān)系 其中!11、11、&、^、&參數(shù)分別表示空車(chē)質(zhì)量、載重物質(zhì)量、空車(chē)重心、重物重心、載 重后汽車(chē)的重心。以前輪為支點(diǎn)，由轉(zhuǎn)矩平衡方程得到 其中，g為重力加速度，L為前后輪之間的距離。根據(jù)假設(shè)(1)，后輪單側(cè)平均受力為F = F2/2第二步受力與輪胎氣壓的關(guān)系
對(duì)輪胎做如下合理的假設(shè)(3)輪胎的形狀為柱狀圓環(huán)，其正面視圖如圖2所示。(4)假設(shè)輪胎在徑向載荷作用下，下沉量的變化明顯大于側(cè)向形變，即忽略微小側(cè) 向形變的影響。設(shè)輪胎的固有參數(shù)如下b為輪胎寬度，R為輪胎外環(huán)半徑，r為輪胎內(nèi)環(huán)半徑。根據(jù)作用力與反作用力原 理F = PS = Pbl式中P為輪胎內(nèi)部壓強(qiáng)，S為輪胎與地面的接觸面積，F(xiàn)為地面對(duì)輪胎的支撐力， K為外輪胎抵抗力的作用系數(shù)，1為輪胎與地面接觸長(zhǎng)度。負(fù)載后輪胎內(nèi)的體積變化量由下列公式給出AV = (S1-S2) *b式中，S1, S2分別是扇形面積和三角形面積。
其中《=arcSh4，將上式以ι為自變量用泰勒展開(kāi)式展開(kāi)，并且忽略四次以上的階 K
數(shù)輪胎載貨前后可認(rèn)為是恒溫過(guò)程，熱力學(xué)定理知P1V1 = P0V0 = (P0+ Δ P) (V0- Δ V) = const由上式聯(lián)立解得M與P的關(guān)系 從上式可以看出只要測(cè)出汽車(chē)空載時(shí)的胎壓Ptl以及載重后的胎壓P1 = PfAP 也即測(cè)出胎壓變化量就可以得出汽車(chē)的載重量。為了驗(yàn)證上述原理的正確性，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境 下按比例制做了簡(jiǎn)單的四輪小車(chē)模型，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，得到了三組典型的數(shù)據(jù)，如圖3所 示。圖中的三組曲線(xiàn)是上述公式分別在180KPa、240KPa、320KPa附近的曲線(xiàn)圖，星號(hào)表示的 是實(shí)驗(yàn)測(cè)量的真實(shí)值?；谝陨戏治?，對(duì)于確定型號(hào)的汽車(chē)，如果系統(tǒng)中事先存儲(chǔ)了該型車(chē)的空載重量， 則只需要選擇相應(yīng)的車(chē)型，如果沒(méi)有這種車(chē)型，則可通過(guò)鍵盤(pán)輸入被測(cè)車(chē)輛的空載重量，然 后，通過(guò)測(cè)量初始胎壓及載重負(fù)荷后胎壓便可獲得汽車(chē)的載重量，這也就是數(shù)字便攜式載 重測(cè)量裝置的機(jī)理。工程上為了實(shí)現(xiàn)方便和控制精度減小誤差，可采用分段線(xiàn)性化處理方 法，以排除輪胎剛度、側(cè)向形變的影響。根據(jù)上述測(cè)量方法，測(cè)量裝置由便攜式手持終端、壓力變送器和用于連接變送器 和輪胎進(jìn)氣口的密封軟管組成。裝載貨物前，利用特制的密閉軟管將輪胎進(jìn)氣口與氣壓變 送器相連接，將輪胎的氣壓值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器接口進(jìn)行采樣、轉(zhuǎn)換。當(dāng)貨 物裝載完成時(shí)，再次按同樣的方法測(cè)量胎壓，根據(jù)初始測(cè)量的胎壓和胎壓變化值，對(duì)于特定 類(lèi)型的汽車(chē)，經(jīng)過(guò)微處理器的運(yùn)算，可以得出其載重量，并經(jīng)過(guò)測(cè)量裝置的顯示部分將胎壓 和噸位顯示出來(lái)。便攜式手持終端由微處理器單元、鍵盤(pán)輸入單元、液晶顯示單元、電源轉(zhuǎn)換單元、 外部存儲(chǔ)器單元、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、通信單元以及傳感器接口單元組成。其同時(shí)具備測(cè)量胎 壓、測(cè)量載重、過(guò)壓/欠壓報(bào)警指示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明汽車(chē)噸位測(cè)量方法及其裝置做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明, 圖1.為汽車(chē)負(fù)載受力簡(jiǎn)化模型示意圖。 圖2.為汽車(chē)負(fù)載后受力輪胎的截面示意圖。 圖3.為汽車(chē)的胎壓與載重函數(shù)曲線(xiàn)圖。 圖4.為本發(fā)明的測(cè)量裝置功能結(jié)構(gòu)框圖。
氣軟管
頭
圖5.為本發(fā)明的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6.為本發(fā)明的測(cè)量裝置手持終端內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)框圖。
圖7.為本發(fā)明的測(cè)量裝置手持終端內(nèi)部電路原理圖一。
圖8.為本發(fā)明的測(cè)量裝置手持終端內(nèi)部電路原理圖二。
圖9.為本發(fā)明的測(cè)量裝置手持終端的軟件流程圖。
1.機(jī)盒 2.顯示器 3.電源開(kāi)關(guān) 4.功能按鍵 5.電池盒
7.電源指示燈 8.氣壓變送器 9.報(bào)警指示燈
10.傳輸線(xiàn)
6.導(dǎo) 11.接
具體實(shí)施例方式參考圖1、圖2，首先根據(jù)經(jīng)典力學(xué)的基本原理建立載重量與胎壓變化之間的數(shù)學(xué) 關(guān)系模型，為實(shí)現(xiàn)測(cè)量裝置提供了理論基礎(chǔ)；其次根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)全數(shù)字便攜 式噸位測(cè)量裝置。通過(guò)載重前后兩次胎壓變化測(cè)量汽車(chē)載重量的方法。具體而言，其方法的本質(zhì)包 括以下步驟第一步載重與受力的關(guān)系。載重汽車(chē)的重心隨載重量變化關(guān)系 后輪平均受力與重心變化的關(guān)系 第二步受力與輪胎氣壓的關(guān)系輪胎平均受力模型計(jì)算公式F = PS = Pbl由下列公式得到體積變化和與地面接觸長(zhǎng)度的關(guān)系A(chǔ)V = (S1-S2) *b
P1V1 = P0V0 = (P0+ Δ P) (V0- Δ V) = const第三步由上面的式子推導(dǎo)出載重量與胎壓變化的關(guān)系 從上式可以看出只要測(cè)出汽車(chē)空載時(shí)的胎壓Ptl以及載重后的胎壓P1 = h+ΔΡ也 即測(cè)出胎壓變化量就可以得出汽車(chē)的載重量。如圖3所示，本發(fā)明的汽車(chē)胎壓與載重函數(shù) 曲線(xiàn)圖中的三組曲線(xiàn)是上述公式分別在180KPa、240KPa、320KPa附近的曲線(xiàn)圖，星號(hào)表示的是實(shí)驗(yàn)測(cè)量的真實(shí)值。對(duì)于確定型號(hào)的汽車(chē)，如果系統(tǒng)中事先存儲(chǔ)了該車(chē)型的空載重量， 則只需要選擇相應(yīng)的車(chē)型，如果沒(méi)有這種車(chē)型，則可通過(guò)鍵盤(pán)輸入被測(cè)車(chē)輛的空載重量，然 后，通過(guò)測(cè)量初始胎壓及載重后胎壓便可獲得汽車(chē)的載重量，這也就是數(shù)字便攜式載重測(cè) 量裝置的機(jī)理。工程上為了實(shí)現(xiàn)方便和控制精度減小誤差，可采用分段線(xiàn)性化處理方法，以 排除輪胎剛度、側(cè)向形變的影響。圖4、圖5為本發(fā)明的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)和測(cè)量裝置手持終端內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)原理框圖。 根據(jù)上述測(cè)量方法，測(cè)量裝置由便攜式手持終端、壓力變送器和用于連接壓力變送器與輪 胎進(jìn)氣口的導(dǎo)氣軟管組成。裝載貨物前，將導(dǎo)氣軟管(6) —端與輪胎進(jìn)氣口相連接，將輪胎 內(nèi)氣壓引入管內(nèi)，另一端連接氣壓變送器(8)，在保證密封的前提下，傳感器將壓力轉(zhuǎn)換成 標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)通過(guò)雙絞屏蔽傳輸線(xiàn)(10)傳送給測(cè)量裝置的核心運(yùn)算單元。當(dāng)打開(kāi)電源開(kāi)關(guān) (3)后，通過(guò)功能按鍵(4)選擇測(cè)量壓力和測(cè)量載重功能。同時(shí)功能按鍵(4)能夠控制整個(gè) 測(cè)量過(guò)程。測(cè)量結(jié)束后，測(cè)量裝置在顯示器(2)上自動(dòng)顯示測(cè)量結(jié)果。當(dāng)貨物裝載完成時(shí)， 再次按同樣的方法測(cè)量胎壓，根據(jù)初始測(cè)量的胎壓和胎壓變化值，對(duì)于特定類(lèi)型的汽車(chē)，經(jīng) 過(guò)微處理器的運(yùn)算，可以得出其載重量，并經(jīng)過(guò)測(cè)量裝置的顯示部分將胎壓和噸位顯示出 來(lái)。為了保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性，選用量程為0 IMPa，輸 出0 5V標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)的壓力變送器。導(dǎo)氣軟管是一種經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)制成的能夠保證氣密 性良好的導(dǎo)氣管，將輪胎的進(jìn)氣口與壓力變送器相連接，組成一個(gè)氣壓平衡的相通容器。圖6顯示了本發(fā)明的測(cè)量裝置手持終端內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)框圖。所述的便攜式手持終 端是系統(tǒng)的核心，由微處理器單元、分離鍵盤(pán)輸入單元、液晶顯示單元、電源轉(zhuǎn)換單元、外部 存儲(chǔ)器單元及傳感器接口單元組成。所述的微處理器單元是整個(gè)系統(tǒng)的核心單元，完成數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算，用戶(hù)輸入以及 顯示控制等功能。微處理器選用內(nèi)置8通道24位A/D轉(zhuǎn)換器的C8051F350單片機(jī)，其內(nèi)部 校準(zhǔn)24.5/MHz的工作頻率，完全能夠滿(mǎn)足靜態(tài)胎壓測(cè)量速率。功能按鍵使用四個(gè)獨(dú)立的 按鍵，采用循環(huán)掃描式的處理方法，為了確保按鍵可靠工作，在軟件上采取了延時(shí)消抖的措 施。由于C8051F350的只有17個(gè)通用I/O 口，故充分利用了單片機(jī)內(nèi)置SPI串行口的方式， 外加串并轉(zhuǎn)換接口和鎖存器構(gòu)成，通用液晶顯示器的8位數(shù)據(jù)輸入端，寄存器選擇線(xiàn)、讀寫(xiě) 控制線(xiàn)和使能信號(hào)線(xiàn)分別接不同的I/O 口。電源單元電路是采用可充電的9V電池，通過(guò)線(xiàn) 性轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成3. 3V、+5V和基準(zhǔn)2. 5V。其中，基準(zhǔn)2. 5V專(zhuān)門(mén)作為微處理器內(nèi)部A/D的 參考電壓，防止串?dāng)_，提高轉(zhuǎn)換精度。存儲(chǔ)器單元用來(lái)存儲(chǔ)測(cè)量的數(shù)據(jù)，通過(guò)兩個(gè)I/O 口模 擬IIC總線(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施例中，圖7和圖8分別是本發(fā)明的測(cè)量裝置手持終端內(nèi)部電路原理圖，原 理圖中直觀(guān)的顯示了各模塊之間的相互連接關(guān)系。所述的測(cè)量裝置手持終端內(nèi)部電路原理 圖一包括了(a).存儲(chǔ)器與實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、(b).通信接口與指示燈模塊、(c).壓力變送器接 口模塊、(d).供電電源模塊；所述的測(cè)量裝置手持終端內(nèi)部電路原理圖二包括了(a).鍵盤(pán) 與顯示模塊、(b)微處理器核心模塊。圖9展示出了本發(fā)明的測(cè)量裝置手持終端的軟件流程圖。本實(shí)施例中，測(cè)量裝置 的完整測(cè)量過(guò)程是這樣的系統(tǒng)進(jìn)入主界面后，待用戶(hù)輸入功能選擇。如果選擇了測(cè)壓功 能，則測(cè)量裝置只完成當(dāng)前輪胎的壓力測(cè)量功能，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷是否超出了輪胎的 正常氣壓范圍；如果超出，報(bào)警指示燈(9)亮，同時(shí)顯示器顯示欠壓還是過(guò)壓。同時(shí)，用戶(hù)還
7可以選擇將當(dāng)前的測(cè)量值是否要保存起來(lái)。如果選擇了測(cè)量載重的功能，則測(cè)量裝置要求 輸入車(chē)輛的類(lèi)型或車(chē)輛的空載標(biāo)稱(chēng)重量，然后測(cè)量載重前后兩次所得的壓力值，經(jīng)過(guò)微處 理器的運(yùn)算，給出載重的重量。 本發(fā)明汽車(chē)噸位測(cè)量方法及其裝置所采用載重汽車(chē)輪胎內(nèi)部氣壓變化來(lái)測(cè)量載 重量，且數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單；同時(shí)具有測(cè)量胎壓和載重的功能；測(cè)量裝置與被測(cè)對(duì)象相互分離， 體積小、重量輕、成本低，獨(dú)立性強(qiáng)，攜帶方便。
權(quán)利要求
一種汽車(chē)噸位測(cè)量方法，其特征在于步驟如下步驟1根據(jù)經(jīng)典力學(xué)的基本原理建立載重量與胎壓變化之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型。步驟2載重與受力的關(guān)系。載重汽車(chē)的重心隨載重量變化關(guān)系 <mrow><msub> <mi>X</mi> <mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>m</mi><mo>*</mo><msub> <mi>x</mi> <mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mi>M</mi><mo>*</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>0</mn></msub> </mrow> <mrow><mi>m</mi><mo>+</mo><mi>M</mi> </mrow></mfrac> </mrow>后輪平均受力與重心變化的關(guān)系 <mrow><msub> <mi>F</mi> <mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>m</mi> <mo>+</mo> <mi>M</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mi>g</mi> </mrow> <mrow><mi>L</mi><mo>*</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>M</mi> <mo>+</mo> <mi>m</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>*</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>m</mi> <mo>*</mo> <msub><mi>x</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mi>M</mi> <mo>*</mo> <msub><mi>y</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>m</mi> <mo>*</mo> <msub><mi>x</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mi>M</mi> <mo>*</mo> <msub><mi>y</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mfrac> <mi>g</mi> <mi>L</mi></mfrac> </mrow>步驟3受力與輪胎氣壓的關(guān)系。輪胎平均受力模型計(jì)算公式F＝PS＝Pbl由下列公式的到體積變化和接地長(zhǎng)度的關(guān)系ΔV＝(S1 S2)*b <mrow><mi>ΔS</mi><mo>=</mo><mfrac> <msup><mi>l</mi><mn>3</mn> </msup> <mrow><mn>8</mn><mo>*</mo><mi>R</mi> </mrow></mfrac> </mrow>P1V1＝P0V0＝(P0+ΔP)(V0 ΔV)＝const步驟4由上面的式子推導(dǎo)出載重量與胎壓變化的關(guān)系 <mrow><mi>M</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>L</mi><mo>*</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>P</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mi>ΔP</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>b</mi><mo>*</mo><mroot> <mrow><mn>8</mn><mi>R</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>π</mi> <msup><mi>R</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mi>π</mi> <msup><mi>r</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo></mrow><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac><msub> <mi>P</mi> <mn>0</mn></msub><mrow> <msub><mi>P</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mi>ΔP</mi></mrow> </mfrac> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mn>3</mn></mroot><mo>-</mo><msub> <mi>x</mi> <mn>0</mn></msub><mi>m</mi> </mrow> <mrow><msub> <mi>y</mi> <mn>0</mn></msub><mi>g</mi> </mrow></mfrac> </mrow>步驟5對(duì)于特定的汽車(chē)，即知道其本身的重量后，只需要測(cè)量出汽車(chē)空載時(shí)的胎壓P0以及載重后的胎壓P1＝P0+ΔP即測(cè)出胎壓變化量就可以得出汽車(chē)的載重量。步驟6可采用分段線(xiàn)性化處理方法，來(lái)控制精度，減小誤差，以排除輪胎剛度、側(cè)向形變的影響。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的汽車(chē)噸位測(cè)量裝置，其特征在于包括便攜式控制顯 示手持終端、氣壓變送器(8)和用于連接氣壓變送器與輪胎進(jìn)氣口的導(dǎo)氣軟管(6)；所述的 便攜式控制顯示手持終端由微處理器單元、鍵盤(pán)輸入單元、液晶顯示單元、電源轉(zhuǎn)換單元、 外部存儲(chǔ)器單元及傳感器接口單元組成，其同時(shí)具備測(cè)量胎壓、測(cè)量載重、過(guò)壓/欠壓報(bào)警 指示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車(chē)噸位測(cè)量裝置，其特征在于所述的導(dǎo)氣軟管(6)—端 與輪胎進(jìn)氣口連接，將輪胎內(nèi)氣壓引入管內(nèi)，另一端與氣壓變送器(8)相連接，傳感器將壓 力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)通過(guò)雙絞屏蔽傳輸線(xiàn)(10)送給測(cè)量裝置的核心運(yùn)算單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車(chē)噸位測(cè)量裝置，其特征在于所述的電源開(kāi)關(guān)(3)打開(kāi) 后，通過(guò)功能按鍵(4)選擇測(cè)量壓力和測(cè)量載重功能，同時(shí)功能按鍵(4)能夠控制整個(gè)測(cè)量 過(guò)程，測(cè)量裝置在顯示器(2)上自動(dòng)顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，所設(shè)置的過(guò)壓/欠壓報(bào)警指示燈(9)同 時(shí)顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車(chē)噸位測(cè)量方法及其裝置。本發(fā)明首先對(duì)汽車(chē)輪胎模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化建模，得出了載重量與胎壓之間變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)與制造了相應(yīng)的載重測(cè)量裝置，通過(guò)測(cè)量汽車(chē)載重前后輪胎內(nèi)的氣壓變化，間接測(cè)量出載重物的重量。測(cè)量裝置主要由便攜式測(cè)量顯示終端、壓力變送器、導(dǎo)氣軟管組成。其中，密閉性良好的導(dǎo)氣軟管將壓力變送器一端和輪胎進(jìn)氣口相連接，可以將輪胎內(nèi)的氣壓和壓力變送器相連通，把氣壓量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)量；手持終端能夠以高分辨率采集、處理代表氣壓的電信號(hào)，通過(guò)載重前后氣壓變化，經(jīng)過(guò)處理、運(yùn)算，顯示出汽車(chē)載重重量，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單；測(cè)量裝置與被測(cè)對(duì)象相互分離，體積小、重量輕、成本低，獨(dú)立性強(qiáng)，攜帶方便。
文檔編號(hào)G01G19/02GK101893472SQ201010220948
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者楊峰, 石偉, 駱光照, 黃立梅 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)