Wenn man von Quarz-Wagen-Sensoren spricht

Was ist Quarz?

Quarz ist ein Mineral, das in der Natur weit verbreitet ist. Wie gewöhnlicher Sand, Kristall und andere Materialien besteht seine Hauptkomponente aus Siliziumdioxid, chemische Formel SiO2. Aber aufgrund der unterschiedlichen Anordnung der Moleküle hat es unterschiedliche Erscheinungen und Eigenschaften.

Reiner Quarz ist farblos und transparent, und seine thermischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften weisen eine deutliche Anisotropie auf. Der Schmelzpunkt beträgt 1750℃. Quarz hat eine starke piezoelektrische Eigenschaft, das heißt, es entstehen Funken, wenn er geschlagen und stark gerieben wird, was die Methode zur Herstellung von Feuer mit Feuerstein ist.

Entwicklung des piezoelektrischen Effekts von Quarz

Im Jahr 1880 entdeckten die Brüder Jacques und Pierre Curie zufällig den magischen piezoelektrischen Effekt von Quarz. Sie fanden heraus, dass bei starkem Druck auf Quarz eine elektrische Ladung auf seiner Oberfläche erzeugt wird und die erzeugte Ladungsmenge proportional zur Masse der Substanz ist.

Das Sammeln und Speichern von Ladung erfordert jedoch sehr hohe Impedanzbedingungen, da es sonst leicht zu Entladungen kommt und es noch schwieriger ist, sie zu messen. Erst in den 1950er Jahren wurde der Ladungsverstärker (CA, Charge Amplifier) erfunden, um die Ladung in ein entsprechendes Spannungssignal umzuwandeln, wodurch die Messung und Verarbeitung von Ladung durch herkömmliche Instrumente und Geräte erstmals realisiert wurde, wodurch das Gebiet der piezoelektrischen Messung geschaffen wurde.

In den 1960er Jahren entwickelte die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich einen piezoelektrischen Quarz-Kraftsensor.

In den 1970er Jahren wurden piezoelektrische Quarz-Drei-Komponenten-Kraftmesssysteme in der Technik, der Automobilindustrie und der Biomechanik eingesetzt.

Anwendung des Quarz-Wiegesensors

In den 1990er Jahren entwickelte die Schweiz einen dynamischen Wiegesensor mit Quarz als sensitivem Element, der auf Straßen eingesetzt werden kann. Aufgrund seiner geringen Größe, geringen Höhe, seines geringen Gewichts, seiner hohen Steifigkeit, seiner hohen Eigenfrequenz, seines großen Dynamikbereichs und seiner hohen Empfindlichkeit. Daher hat er gute Anwendungsergebnisse in den Bereichen Vorhersage der Fahrzeugüberlastachslast, Brückenüberlastalarm, Tunnelschutz und Fahrzeugachslastmessung erzielt.

Er wird in vielen Ländern wie den Vereinigten Staaten, dem Vereinigten Königreich, Deutschland, Australien, Südkorea und Japan weit verbreitet. Seit dem Ende des letzten Jahrhunderts hat mein Land mit der Entwicklung der inländischen Frachtsituation und der Notwendigkeit der nationalen Kontrolle von Überlast und Überladung auch Quarz-Wiegesensoren entwickelt, die für Straßenanwendungen in meinem Land geeignet sind.

Wägeprinzip des Quarz-Wiegesensors

Der Quarz-Wiegesensor ist ein Gerät, das den piezoelektrischen Effekt von Quarz verwendet, um ein Gewichtssignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln.

1). Das Quarz-Detektionselement wandelt die dynamische Reifenkraft in ein Ladungssignal um;

2). Es wird über den Ladungsverstärker in eine analoge Spannung umgewandelt;

3). Das analoge Signal wird dann über den A/D-Wandler in ein digitales Signal umgewandelt;

4). Schließlich wird das Wägeergebnis über den eingebetteten Computer und seine dedizierte Software erhalten.

Die Struktur der Quarz-Wägezelle

Aussehen der Quarz-Wägezelle

Vorteile von Quarz-Wiegesensoren

1) Großer effektiver dynamischer Detektionsgeschwindigkeitsbereich: hohe Steifigkeit, keine Verformung unter schwerer Last, hohe Frequenzantwort und kann sich schnell ändernde dynamische Lasten genau messen.

2) Starke Haltbarkeit: Hielt 5400000 Mal einen Haltbarkeitstest mit 50 KN Last ohne Anzeichen von Beschädigung stand.

3) Lange Lebensdauer: Die Lebensdauer übersteigt 100 Millionen Achsen.

4) Genaue dynamische Wägeleistung: Gute Linearität, Wiederholbarkeit und Stabilität.

5) Großer Temperaturadaptionsbereich: Temperaturänderungen haben keinen Einfluss auf die Wägegenauigkeit, und es ist keine Neukalibrierung erforderlich.

6) Einfache Installation und schneller Aufbau: geringes Bauvolumen, weniger Straßenschäden und kurzer Zyklus.

7) Starke Tarnung: Nach der Installation bildet er eine Einheit mit der Fahrbahnoberfläche, und es ist für den Fahrer schwierig, seine spezifische Position genau zu beurteilen.

8) Wartungsfrei: Es ist keine Entwässerung erforderlich, wodurch die tägliche Wartung in der Anwendung entfällt.