一種動(dòng)靜態(tài)雙輸出軌道衡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子衡器領(lǐng)域，特別是涉及一種具有動(dòng)靜態(tài)雙輸出的電子軌道衡。
【背景技術(shù)】
[0002] 軌道衡是安裝在鐵路上對列車裝載貨物重量進(jìn)行計(jì)量的設(shè)備。軌道衡通常由承重 臺、傳感器、稱重顯示器及數(shù)字打印機(jī)等輔助設(shè)備組成，能夠自動(dòng)顯示稱重?cái)?shù)值，具有遠(yuǎn)傳 信息、連續(xù)計(jì)量等特點(diǎn)。由于這些特點(diǎn)，目前軌道衡技術(shù)已經(jīng)廣泛被應(yīng)用于工廠、礦山、冶 金、外貿(mào)和鐵路部門對貨車散裝貨物的稱重。
[0003] 現(xiàn)有的軌道衡通常分為靜態(tài)軌道衡和動(dòng)態(tài)軌道衡兩大類。通常情況下，建設(shè)一臺 常規(guī)動(dòng)態(tài)軌道衡至少需要造成250 Hf土地的混凝土化，而建設(shè)一臺常規(guī)的靜態(tài)軌道衡至少 會(huì)造成120 Hf 土地的混凝土化，因此，如果能將靜態(tài)軌道衡和動(dòng)態(tài)軌道衡一體結(jié)合，將大大 減少建設(shè)成本及占地需求，緩解有限土地混凝土化與軌道衡計(jì)量發(fā)展之間的矛盾。
[0004] 然而，動(dòng)態(tài)軌道衡與靜態(tài)軌道衡不能一體結(jié)合的一個(gè)主要原因是受限于傳感器的 制約。現(xiàn)有技術(shù)(例如中國專利ZL200920200873. 1及200910246334. 6號中國發(fā)明專利申 請）公開了一些動(dòng)靜態(tài)合一的軌墊傳感器，但是其實(shí)際上關(guān)注于如何實(shí)現(xiàn)軌墊傳感器對垂 直力和水平分力的測量，并為此在傳感器彈性體中設(shè)置了多個(gè)惠斯登電橋電路。然而，這些 現(xiàn)有技術(shù)中多路惠斯登電橋應(yīng)變片在彈性體中的設(shè)置方式，只能滿足垂直力和水平分力測 量的需求，其并不能同時(shí)精確在同一荷載下輸出兩路垂直力信號。實(shí)際上，現(xiàn)有的靜態(tài)軌道 衡和動(dòng)態(tài)軌道衡無論采用哪種結(jié)構(gòu)的稱重傳感器，由于彈性形變區(qū)的設(shè)計(jì)局限，目前尚未 出現(xiàn)過能夠?qū)ν缓奢d反應(yīng)輸出兩路垂直力信號的傳感器；此外，也沒有找到一種方便的 靜動(dòng)態(tài)計(jì)量計(jì)算方法，這些問題共同導(dǎo)致靜態(tài)軌道衡和動(dòng)態(tài)軌道衡不能有效合二為一的狀 況延續(xù)至今。
[0005] 此外，軌道衡通常暴露于自然環(huán)境中使用，其中的電子部件、尤其是傳感器容易受 到外部不確認(rèn)因素的影響，諸如外部引入的沖擊電壓等，造成不必要的測量誤差甚至器件 壞損；此外，如何能夠?yàn)檐壍篮?、尤其是其中的傳感器提供穩(wěn)定供電，減少電源更換或檢修 程序，減少運(yùn)營成本升高，也是本發(fā)明中所希望解決的一個(gè)問題。
[0006] 中國衡器"十三?五"衡器發(fā)展綱要要求，著重開發(fā)多功能、智能化軌道衡，真正實(shí) 現(xiàn)靜態(tài)軌道衡和動(dòng)態(tài)軌道衡實(shí)現(xiàn)二合為一，最大限度的去減少各大、中型企業(yè)既對動(dòng)態(tài)軌 道衡，又對靜態(tài)軌道衡所帶來的重復(fù)投資，改善當(dāng)前對軌道衡維護(hù)成本高的局面。因此，現(xiàn) 有技術(shù)中存在對一種能夠具有結(jié)構(gòu)簡單、測量快速精確、且同時(shí)具備靜動(dòng)態(tài)軌道衡計(jì)量能 力的軌道衡設(shè)備的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供了一種動(dòng)靜態(tài)雙輸出軌道衡，所述軌道衡 包括具有雙垂直力輸出的電阻應(yīng)變式傳感器裝置，在所述傳感器裝置中，通過以特定的配 置方式將兩組相同組成的電橋電路的應(yīng)變片設(shè)置在同一梁式或板式傳感器彈性體的剪力 應(yīng)變盲孔腹板底面上，實(shí)現(xiàn)一種能夠在同一荷載下同時(shí)高精確度地輸出雙路垂直力輸出信 號，所述兩路輸出信號分別用于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)軌道衡計(jì)量。
[0008] 所述傳感器裝置可以包括兩路惠斯登電橋電路。第一路惠斯登電橋電路包括 R1~R8八張同阻值的應(yīng)變片，其中應(yīng)變片R1~R4是剪切的拉片，應(yīng)變片R5~R8是剪切的壓 片；2個(gè)用于溫度的零點(diǎn)補(bǔ)償電阻Rtl、Rt2分別串入相鄰的橋臂中，兩個(gè)空載零點(diǎn)補(bǔ)償電 阻Rol、R〇2也分別串入相鄰的橋臂中，供電橋的正極分別串入彈性模量補(bǔ)償電阻Rpl和靈 敏系數(shù)補(bǔ)償電阻Rsl，在供電橋負(fù)極端分別串入彈性模量補(bǔ)償電阻Rp2和靈敏系數(shù)補(bǔ)償電 阻Rs2,在供電橋的正、負(fù)極間并入電阻R作為輸入電阻標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整電阻。第二路惠斯登電 橋電路在電路組成上與第一路相同。在本發(fā)明的傳感器中，彈性體由合金鋼材料通過整體 加工制成且分為承載區(qū)、應(yīng)變測量區(qū)及安裝區(qū)。應(yīng)變測量區(qū)為分左右對稱兩個(gè)且為盲孔工 字行截面，左側(cè)測量區(qū)腹板上正面粘貼有All (R1、R2)、B11 (R9、R10)，反面粘貼A12 (R5、 R6)、B12 (R13、R14)各兩組雙剪應(yīng)變片；右側(cè)測量區(qū)腹板上正面粘貼有A21 (R3、R4)、B21 (R11、R12)，反面粘貼A22 (R7、R8)、B22 (R15、R16)各兩組雙剪應(yīng)變片；各應(yīng)變片的絲柵方 向與水平軸成45度交叉布置，411312321322連接成惠斯通電橋4(圖1所示)，用于靜 態(tài)稱重測量出11、812、821、822連接成惠斯通電橋8(圖2所示)，用于動(dòng)態(tài)稱重測量。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，所述靜動(dòng)態(tài)軌道衡中還可以包括與惠斯登電橋電路A連接的放大器 AU濾波器A2、模數(shù)變換器A3和靜態(tài)數(shù)據(jù)處理單元DSP-A，以及與電橋B連接的放大器B1、 濾波器B2、模數(shù)變換器B3及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理單元DSP-B處理，從而形成彼此獨(dú)立的靜態(tài)軌道 衡計(jì)量模塊Module-A和動(dòng)態(tài)軌道衡計(jì)量模塊Module-B，分別用于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模式下的稱 重計(jì)量。在不同的計(jì)量模塊下，按照不同的計(jì)算方法進(jìn)行相應(yīng)模式下的稱重計(jì)量值。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，所述靜動(dòng)態(tài)軌道衡中還可以包括傳感器電源模塊、速率檢測模塊、識 別模塊及數(shù)據(jù)庫模塊。傳感器電源模塊可以為光伏精密直流電源模塊，持續(xù)穩(wěn)定地為電橋 電路等提供電能。速率檢測模塊向上位機(jī)PC輸出檢測信號，用于指示當(dāng)前處于動(dòng)態(tài)或靜態(tài) 測量模式下。識別模塊識別當(dāng)前待測列車的機(jī)車和/或貨運(yùn)車廂的類型。數(shù)據(jù)庫模塊存儲 包括但不限于已知機(jī)車和/或貨運(yùn)車廂的相關(guān)性能參數(shù)(例如重量、轉(zhuǎn)向架車軸數(shù)量等等） 及修正項(xiàng)X (η)等數(shù)據(jù)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，所述光伏精密直流電源模塊可以包括太陽光電模塊、蓄電池、節(jié)能控 制模塊、防過流沖擊模塊、電源電壓轉(zhuǎn)換模塊及電源干擾隔離模塊，從而避免了外接市電的 繁瑣工作，同時(shí)有效保證工作環(huán)境下高精度電源輸入的提供。
[0012] 在本發(fā)明的另一方面，還提供了分別適用于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)計(jì)量模式下重量計(jì)算方 法，使得能夠以簡單可靠的方式高精確度地完成稱重計(jì)量工作。
[0013]
【附圖說明】
[0014] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的靜動(dòng)態(tài)雙輸出軌道衡中雙垂直輸出傳感器的電橋電路A 的不意圖； 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的靜動(dòng)態(tài)雙輸出軌道衡中雙垂直輸出傳感器的電橋電路B的示 意圖； 圖3和4說明了根據(jù)本發(fā)明的靜動(dòng)態(tài)雙輸出軌道衡的雙垂直輸出傳感器中應(yīng)變片在傳 感器彈性體上的配置； 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的靜動(dòng)態(tài)軌道衡中雙垂直輸出傳感器對應(yīng)的電路硬件模塊示 意圖； 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)態(tài)模式下的稱重?cái)?shù)據(jù)的處理流程圖； 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的節(jié)能控制模塊的電路原理圖； 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的防過流沖擊模塊的電路原理圖； 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的電源電壓轉(zhuǎn)換模塊的電路原理圖； 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的電源干擾隔離模塊的電路原理圖。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016] 在根據(jù)本發(fā)明的靜動(dòng)態(tài)雙輸出軌道衡中，米用了具有雙垂直力輸出的電子應(yīng)變式 傳感器，其中一路垂直力輸出專門用于靜態(tài)軌道衡計(jì)量，另一路輸出則專門用于動(dòng)態(tài)軌道 衡計(jì)量，從而方便地實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)軌道衡與動(dòng)態(tài)軌道衡的有機(jī)結(jié)合。
[0017] 在本發(fā)明中，在同一梁式或板式傳感器彈性體的剪力應(yīng)變盲孔腹板底面設(shè)置2路 惠斯登電橋電路所需的電阻應(yīng)變片。每一路單獨(dú)的形成一個(gè)惠斯登電橋電路。
[0018] 如圖1所示，第一路由R1~R8八張相同阻值的應(yīng)變片構(gòu)成惠斯登電橋電路，其中 R1~R4是剪切的拉片，R5~R8是剪切的壓片；2個(gè)用于溫度的零點(diǎn)補(bǔ)償電阻Rtl、Rt2分別串 聯(lián)接入相鄰的橋臂中，兩個(gè)空載零點(diǎn)補(bǔ)償電阻Rol、R〇2也分別串聯(lián)接入相鄰的橋