基于压电石英称重传感器的动态称重系统设计研究
基于压电石英称重传感器的动态称重系统设计研究
张铁异1,2，王明霞1，周晓蓉1,2，宋孟天1
(1.广西大学机械工程学院, 广西 南宁 530004；2.广西制造系统与先进制造技术重点实验室, 广西 南宁 530004)
摘 要:针对高速公路动态称重系统中测量精度和车辆通行速度之间的矛盾，分析了汽车动态称重系统中影响测量精度的各种因素，进行了动态称重系统的硬件部分分析设计。然后对动态称重系统的数据做进一步的处理，并采用奇异谱分析(Singular Spectrum Analysis,简记为SSA)算法进行最后的计算，提高最终结果的精度。研究结果有助于保证动态称重系统的长时间正常高效运行，使公路运输的管理有序和交通流畅。
关键词：压电石英；传感器；动态称重；SSA算法
Vehicle Vibration Signal Analysis Scheme and Choose of Hardware
Based on Virtual Instrument
ZHANG Tie-yi1,2, WANG Ming-xia1, ZHOU Xiao-rong1,2, SONG Meng-tian1
(1. School of Mechanical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004 , China;
2. Guangxi key Laboratory of Manufacturing System and Advanced Manufacturing Technology, Nanning 530004,China)
Abstract：According to contradiction between the measuring accuracy of the Highway Weigh-in-Motion systems and
the vehicle traffic speed, various factors affecting the measuring accuracy of the Highway Weigh-in-Motion systems are
analyzed. The hardware of Weigh-in-Motion systems are emphatically analyzed and designed, then the data of
Weigh-in-Motion systems are disposed. Finally, the Singular Spectrum Analysis are applied to do the final calculation,
and the accuracy of final results are improved. The results are helpful to guarantee the long-time normal and efficient
operation of Weigh-in-Motion systems, which makes highway transportation system orderly and smooth.
Keywords: Piezoelectric Quartz ; Sensor; Weigh-in-Motion; Singular Spectrum Analysis
1引言
车辆在运动过程中伴随着随机载荷和冲击载荷，导致了汽车运动的复杂性。诸多外界因素的影响，也增加了汽车运动的复杂程度，同时也给动态称重带来了诸多问题。影响汽车动态称重精度的主要动态因素[1]为:
汽车的振动:引起汽车振动的原因是多种多样的，最重要的是汽车自身造成的，如:发动机偏心转动引起的周期性振动，由轮胎花纹引起的周期性振动，由油料燃烧不均匀引起的随机振动以及驾驶员操纵不稳定引起的不均匀振动。
路面的不平整度或称重平台造成的不平度:汽车振动还有强迫振动形式，比如因路面不平整度导致的振动。地面表面的崎岖不平在公路和机场工程中被称为不平整度。当车轮与路面接触时，由于轮胎的弹性碾平作用，使得路面不平整度的高频成份对汽车的振动影响甚微，因而低频信号在汽车的振动中起着主导作用。
汽车的行驶速度:随着速度增加，随机载荷增多，且由于地面与车辆的祸合振动增大，故速度是一个影响动态精度的因素。加速度:当车辆加速或者减速时，弹性元件就会储存或释放一定能量，使车辆自身产生震动或震荡[2]，将伴随两类干扰运动。
因此需要选择恰当的称重传感器，设计能够减少或消除干扰的称重平台结构，同时选择恰当的放大器将采样信号放大处理，并采取SSA算法进行出具计算，最终将误差控制在规定以内。
来稿日期：2013-10-01
基金项目：广西青年基金项目（2010GXNSFB013005）；广西教育厅项目（2013YB013）；
广西重点实验室项目（12-071-11S05）；广西大学博士启动基金（C010015）
作者简介：周晓蓉，（1977-），女，副教授，博士，主要研究方向：机械工程与结构动力学
2 动态称重硬件系统设计
2.1动态称重系统平台组成原理
动态称重系统的硬件平台主要由四大部分组成，如图1：
图1 动态称重系统
2.2称重传感器的选择
目前在国内外动态称重系统实际应用中，主要有以下几种[3]：弯板式传感器、共聚化合物式压电传感器、电容式传感器、桥式称重平台、光纤传感器、整体型数字式智能称重传感、压电石英式传感器[4]。压电石英式传感器的温漂极小，低速、高速状态下都可进行称量，同时石英的物理特性比较稳定，其灵敏度随时间变化较小。石英晶体具有把敏感元件（如图2所示）整个表面上的载荷进行积分的能力。选择压电石英称重传感器作为动态称重系统的轴载称重传感器，能够提高称重系统的动态精度。
图2石英晶体圆片
压电石英称重传感器[5]的结构如图3
所示， 图4、5为石英晶体WIM传感器结构和外观，采用整体封装结构。石英晶体WIM传感器在水泥和沥青混凝土两种路面均可埋设（图6），依照图6所示的截面安装尺寸，在路面切割7cm宽的安装槽，开挖深度仅5cm，可以在各种路面安装，包括桥面。
1.石英晶体片 2.电极板 3.上压板 4.外壳 5.信号输出插座
图3 压电石英称重传感器结构截面图
图4石英晶体压电称重器件
图5 石英晶体压电称重体
图 6 埋设于路表的传感器
与石英晶体传感器的配套电荷放大器装置，如图7所示，A/D 转换器用于将时间上离散、幅值上连续的模拟信号转换成幅值也离散的数字信号，并送入计算机中处理。计算机接受 A/D 送入的信号，并进行信号存储和处理。
图7 与石英晶体传感器配套的电荷放大器
2.3硬件电路
动态称重系统的硬件设计主要包括:压电石英式传感器、放大电路模块、滤波电路模块、模/数（A/D）转换模块、TMS320C6416信号处理模块、存储器模块、PCI接口模块、电源电路模块,其组成框如图8所示。按照系统硬件设计的要求和设计思路，依据系统硬件组成情况设计的硬件电路如图9所示。
硬件滤波模块 信号放大模块 A/D转换模块 重量信号
称重平台
计算机系统 显示单元
DSP
TMS320C64PCI接口芯片 PCI
总线 PC
机 模/数
转换 压电
传感器 放大电路 滤波电路
图8 系统硬件组成框图
图9系统硬件电路图
3 动态称重系统的软件设计
汽车动态称重系统的软件设计主要包括：主程序设计、数据程序采集、数据处理、动态数据融合、显示程序、通信程序等。
软件的设计要遵循 模块化、用户化、开放性和网络化、实用经济性等原则[6]。
软件利用Delphi语言编写，把实时数据存储在文本文件中，然后调用并处理文本文件中的实时数据，处理结果放在数据库中以便查询。数据采集软件设计的流程图如图10所示，其中用户界面如图11所示；数据存储管理子系统对采集的数据进行处理后的结果存储管理，以备后续调用和查询，如图12所示；称重收费子系统利用测量数据根据相关算法计算车辆总重,系统界面可直接显示车辆总重,并可通过输入收费标准,实时显示需缴纳的费用,所包含的数据信息作为打印票据内容，其界面如图13所示。
4 数据处理算法—SSA算法
采用奇异谱分析(简记SSA)算法对采集的信号进行处理。将序列中隐含的波形信号从噪声系统中提取出来,选择合适的经验正交函数和主分量来重构信号[7]。为了获得最优的降噪效果,最重要的就是选择最优的重构阶次p。如图14所示。采用SSA算法对数据处理能够达到设计要求，保证高精度的要求。
图10 数据采集子系统流程
图12 数据存储管理子系统的显示界面
图14 SSA算法的动态称重算法流程图
5结论
本文分析了传感器的原理以及压电石英称重传感器的优越性，并针对系统本身的特点和要求选择合适的传感器。其次，选择合适的与压电石英传感器配套的放大器，选择符合要求的A/D转换器。再次，设计和选择动态称重系统的软件平台，采用适合压电石英传感器的数据处理方法即SSA算法，真正最大限度的提高了最终测量结果。 Y
N 启动A/D
查询方式A/D状态
读取并处理A/D数据 开始
需要改变频率参数后再采集吗？
结束
参考文献
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(2):92-94.
(LiXiao-bao,Jian Shui-zhen,Peng
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application of highway dynamic
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classification counter[ J] . Journal of Chang.an
University : Natural Science Edition,2003, 23(3) :
基于STM32F1单片机的电子秤设计
基于STM32F1单片机的电子秤的设计
1.本文概述
随着技术的进步和电子技术的普及，电子秤已成为日常生活和工业生产中不可或缺的工具。与传统的机械秤相比，电子秤具有更高的测量精度、更强的功能性和更广泛的应用范围。本文旨在设计一种基于STM32F1单片机的电子秤。该设计不仅专注于电子秤的称重和单位转换等基本功能，而且通过使用STM32F1微控制器，赋予电子秤更智能的功能，如数据存储、传输和用户界面交互。文章首先介绍了STM32F1单片机的特点和适用性，然后详细阐述了电子秤的设计原理、硬件选择和软件实现。本文还包括对系统的测试结果和分析，以验证设计的有效性和可靠性。通过本文的研究和设计，有望为电子秤领域提供一种创新实用的解决方案。
2.系统设计原则
在这种电子秤的设计中，STM32F1微控制器作为核心控制器，其重要性体现在以下几个方面：
处理能力：STM32F1系列微控制器基于ARM CortexM3内核，具有强大的处理能力和高效的能耗比。其最大工作频率可达72MHz，足以处理电子秤所需的复杂计算和数据传输任务。 集成：该系列微控制器集成了丰富的外围接口，如ADC（模数转换器）、UART（通用异步收发器）、I2C（集成电路总线）等。这些接口对电子秤的设计至关重要。
稳定性和可靠性：STM32F1微控制器具有优异的抗干扰能力和稳定性，适用于工业应用，确保了电子秤在复杂环境中的准确性和可靠性。
电子秤的核心部件是传感器，用于将物体的重量转换为电信号。在该设计中，选择了压力传感器作为主要测量元件。传感器的工作原理是基于弹性变形。当物体受到压力时，传感器内部的电阻应变计变形，从而改变电阻值并通过惠斯通电桥将其转换为电压信号。
信号放大和滤波：传感器输出的模拟信号通常较弱，需要通过信号放大器进行放大。为了提高信号质量，设计了滤波电路来去除噪声，保证信号的准确性。
模数转换：通过STM32F1微控制器内置的ADC将放大后的模拟信号转换为数字信号，使微控制器易于处理和计算。
基于PVDF的新型高速公路压电动态称重传感器
第３３卷第３期 ２０１３年６月 振动、测试与诊断
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１３
．．专家论坛
基于ＰＶＤＦ的新型高速公路压电动态称重传感器
褚祥诚 ， 徐亚楠 ， 袁松梅 ， 王 林 ， 刘 明 ， 李龙土
（１．清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京，１０００８４）
（２．北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京，１０００８３）
摘要针对高速公路车辆超载严重的问题，提出了一种以压电薄膜聚偏二氟乙烯（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ，简称
ＰＶＤＦ）为敏感元件的新型高速公路压电动态称重传感器。分析了该新型传感器的工作原理，采用有限元分析软件
ＡＮＳＹＳ建立了传感器的机一电耦合模型，模拟得出了单片ＰＶＤＦ、双片ＰＶＤＦ串／并联情况下产生的电荷量。针对
该传感器设计了一种简单调理电路，使ＰＶＤＦ的高阻抗输出变为低阻抗输出，并对所采集的电信号进行有效的放
大。为验证该压电传感器方案设计的可行性，进行了室内试验和小型乘用车现场动态实测。试验结果表明，压电
传感器具有较高的灵敏度，可以对车重进行实时检测和数据分析。
关键词 压电传感器；聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）；动态称重；高速公路
中图分类号ＴＰ２１２．１２；ＴＨ７１
引 言
近年来，我国的公路事业取得了长足发展，公路
总里程迅猛增长。交通运输业的发展对国民经济建
设起到了积极的推动作用，但是公路运输车辆超限
超载的现象也较为普遍。车辆超限超载运输对道
路、交通安全、运输市场及汽车生产秩序造成了极大
的危害口］。作为遏制超限超载的一种手段，货运车
辆经过收费站时，要对其进行计重收费。自从２０００
年以来，国内多个省份开展了一系列的治理工作，并
在高速公路上应用了动态称重系统（ｗｅｉｇｈ ｉｎ ｍｏ—
ｔｉｏｎ，简称ｗＩＭ）Ｅ２３，其核心部件就是称重传感器。
基于STM32电子秤系统的设计与实现
- I - 教学单位 信息工程系
学生学号
嵌入式课程设计论文（设计）
题 目 基于STM32的电子秤系统
学生姓名
专业名称 电子信息工程
指导教师
成 员
- II - 基于STM32 的电子秤系统设计与实现
摘要：
智能电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。它与我们日常生活紧密结合成为一种方便、快捷、称量精确的工具，广泛应用于商业、工厂生厂、集贸市场、超市、大型商场、及零售业等公共场所的信息显示和重量计算。
本作品使用STM32单片机作为中心控制单元，通过称重传感器采集质量信息，以HX711进行模数转换单元，在配以TFT液晶显示和触摸屏控制，及WT588D进行语音播报组成。该电子称不但计量准确、快速方便，更重要的自动称重、计价功能外，还可实现去皮、净/毛转，自动计算，数字显示，语音播报，显示实时温度，实时时间。
本系统是针对是电子称的自动称重、自动计价、数据处理，语音播报进行研究的。为了阐明用单片机是如何对采样数据进行处理，对数据的采集和转换、计算问题进行了研究。讨论了单片机控制系统中关键的中断、计算问题，结果表明通过软件设计实现更完善。本文在给出智能电子称硬件设计的基础上，详细分析了电子称的软件控制方法。由于单片机控制的电子称结构简单，成本低廉，深受人们的喜爱，本文将对此进行详细讨论
关键字：
电子秤；STM32； 称重传感器；HX711； TFT液晶屏幕；WT588D
Abstract:
Intelligent electronic balance values detection and the modern new-type names of technical comprehensive one body such as conversion technical, computer technology, message handling and digital technology instrument. Its and our close combination of daily life
车载称重系统研究综述
引用格式：付宏勋, 张宇, 赵强, 等. 车载称重系统研究综述[J]. 中国测试，2022, 48(5): 14-21. FU Hongxun, ZHANG Yu, ZHAO
Qiang, et al. Review of on-board weighing system[J]. China Measurement & Test, 2022, 48(5): 14-21. DOI: 10.11857/j.issn.1674-
5124.2021040069
车载称重系统研究综述
付宏勋， 张 宇， 赵 强， 刚宪约， 乔欢波
(山东理工大学交通与车辆工程学院，山东 淄博 255049)
摘 要: 车载称重系统是一种用于测量车载重量的称重仪器，可弥补传统静态称重系统、动态称重系统和便携式称
重仪在治理车辆超载等方面存在的不足，具有广阔的应用前景。该文概述车载称重系统的研究背景和研究意义，简
要叙述车载称重系统的基本构成、工作流程、发展历史和功能拓展，重点从车载称重系统实现称重的三个阶段：测量
方法、降噪算法、称重算法，对车载称重系统的研究现状进行阐述，总结实现称重的三个阶段可选用的方案，并且对
每个方案的实现原理、优缺点和适用范围进行分析，最后根据现有技术存在的不足，展望车载称重系统的发展
趋势。
关键词: 车载称重系统; 测量方法; 降噪算法; 称重算法中图分类号: TP271; TB9文献标志码: A文章编号: 1674–5124(2022)05–0014–08
Review of on-board weighing system
FU Hongxun, ZHANG Yu, ZHAO Qiang, GANG Xianyue, QIAO Huanbo
(School of Transportation and Vehicle Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China)
电子称的设计传感器
燕山大学
课 程 设 计 说 明 书
题目： 电子秤的设计
学院（系）： 电气工程学院
年级专业： 12级
学 号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称：
燕山大学《传感器原理与设计》课程设计任务书
院（系）：电气工程学院 基层教学单位：仪器科学与工程系
学 号 学生姓名 专业（班级） 12级
设计题目 电子秤的设计
设
计 选择传感器设计并制作电子秤
1）量程0~ 技
术
参
数 2） 弹性元件可选用悬臂梁
设
计
要
求 1. 理论设计方案及论证
2. 传感器结构设计、理论分析、参数计算
3. 完成恒流源、转换电路、放大电路的设计，利用Protel或EWB等有关工具 软件绘制电路原理图，或对电路进行仿真，或进行制作调试。
4. 提交课程设计说明书
工
作
计
划 周1：收集资料及拟定设计方案
周2～周4：测量电路设计、放大电路、A/D转换电路设计
周5～周6：单片机电路与程序、显示部分设计
周日：撰写设计说明书，准备答辩。
参
考
资 1. 唐文彦 《传感器》（第4版）机械工业出版社 2007年
2. 李科杰 《新编传感器技术手册》国防工业出版社 2002年
3. 其他：传感器原理、接口电路、设计手册类参考书 料
指导教师签字 基层教学单位主任签字
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2014年 12月 12日
摘要
称重技术是日常生活不可获缺的技术，随着科学技术的发展，称重技术和称重装置也获得了广泛的发展。基于电阻应变传感器的电子称以其制作简单、成本低、量程大、精度高等优点，得到了广泛的应用和发展。
电阻应变式传感器是以电阻应变效应为基本原理的。它由、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、扭矩、位移等多种物理量。
石英式动态称重施工步骤
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石英式动态称重施工步骤
一、方案名称
石英式动态称重施工方案
二、目标与需求
1. 目标
准确安装石英式动态称重设备，确保其能够正常运行，实现对过往车辆等物体的精确称重。
使安装后的称重系统符合相关行业标准和使用要求。
2. 需求
施工场地需要具备一定的平整度和稳定性，以保障设备的基础牢固。
有合适的电力供应，满足设备的用电需求。
施工人员需要具备相关的专业知识和技能。
三、方法流程
1. 施工前准备
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对施工场地进行勘察，测量场地的尺寸、坡度等参数，确定设备的安装位置。
准备好施工所需的工具和材料，如石英式动态称重传感器、电缆、安装支架、混凝土等。
组织施工人员进行技术培训和安全交底。
2. 基础施工
根据设备的安装要求，挖掘基础坑，深度和宽度要符合设计标准。
在基础坑内铺设钢筋网，增强基础的强度。
浇筑混凝土，在浇筑过程中要确保混凝土的密实性，避免出现空洞。
3. 设备安装
将石英式动态称重传感器安装在基础上，通过安装支架进行固定，要保证传感器安装水平。
连接传感器的电缆，按照接线图进行正确接线，注意电缆的防护，防止损坏。
安装称重显示仪表等相关设备，将其放置在合适的位置，并进行调试。
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4. 系统调试
对整个石英式动态称重系统进行初步调试，检查传感器的信号传输是否正常。
进行静态称重测试，用已知重量的物体进行测试，检查称重数据的准确性。
进行动态称重测试，模拟车辆等物体的通过，调整系统的参数，使其达到最佳工作状态。
四、具体实施步骤
1. 场地勘察与准备
到达施工场地后，先和相关负责人沟通，了解场地的基本情况。
拿着测量工具，像卷尺之类的，仔细测量场地的长、宽、高以及坡度等。如果发现场地有不平整的地方，要标记出来。
蓄电池极板分拣系统中动态称重传感器的研究与设计
第１２卷第１期 南京师范大学学报（工程技术版） Ｖｏｌ・１２ Ｎｏ・１
２０１２年３月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＡＮＪＩＮＧ ＮＯＲＭＡＬ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＥＤＩＴＩＯＮ） Ｍａｒ，２０１２
蓄电池极板分拣系统中动态称重传感器
的研究与设计
王 琳，李 超
（南京师范大学电气与自动化工程学院，江苏南京２１００４２）
［摘要］ 研究了一种用于蓄电池极板称重分拣装置中的快速称重传感器，设计了基于ＡＲＭ７的动态称重系统．为了满足系统
动态称重对数据采集的速度和精度的要求，实现数据快速稳定传输，系统以嵌入式微处理器ＡＤｕｃ７０２６为核心，实现数据的快
速采集和滤波处理，控制１２８６４液晶模块的实时显示，并利用ＲＳ４８５串行接１５把经过处理的数据适时传送给可编程控制器
（ＰＬＣ）以便其控制称重分拣系统协同工作，完成对电池极板的快速流水称重分拣工作．
［关键词］ 电池极板，动态称重，可编程控制器
［中图分类号］ＴＰ２１２．１ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７２一ｔ２９２（２０１２）０１－００１９－０６
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｗｅｉｇｈｉｎｇ Ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ
Ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ Ｐｌａｔｅｓ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｗａｎｇ Ｌｉｎ，Ｌｉ Ｃｈａｏ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ａ ｆａｓｔ ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ ｐｌａｔｅｓ ｗｅｉｇｈｔ—ｃｈｅｃｋ ａｎｄ ｓｏｒｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｗｅ ｄｅ—
ｓｉｇｎｅｄ ａ ｄｙｎａｍｉｃ ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＲＭ７．Ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｆａｓｔ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅ ｄａｔａ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ
压电加速度传感器测量电路的研究与设计
压电加速度传感器测量电路的研究与设计
首先，我们需要了解压电加速度传感器的工作原理。压电加速度传感器由质量块、弹簧和压电片组成。当传感器受到振动时，质量块会相对于弹簧发生位移，从而使压电片产生电荷。这个电荷与振动的加速度成正比。
为了测量压电传感器的电荷输出，我们需要设计一个放大电路。这个电路的作用是将传感器的微弱电荷信号放大到适合测量和处理的电压范围。
放大电路的设计是本研究的重点。首先，我们需要选择适当的放大器。由于压电传感器输出的是电荷信号，我们需要选择一个电荷放大器。电荷放大器是一种特殊的放大器，能够将电荷信号转化为电压信号。
其次，我们需要考虑传感器的动态范围以及所需的精度。根据具体的应用要求，我们可以选择不同的放大倍数和增益，以满足不同的测量需求。
另外，为了减小噪声干扰，我们可以在放大电路中添加滤波器。滤波器能够消除掉高频噪声和杂散信号，从而提高传感器的测量精度。
最后，我们需要将放大的电压信号经过采样和处理，得到最终的加速度数值。这一步可以通过微控制器或其他数字信号处理器来实现。
除了测量电路的设计，我们还可以在系统中加入温度补偿和自动校准的功能。温度补偿可以消除传感器输出受温度变化的影响，提高系统的稳定性和准确性。自动校准功能可以校正传感器的初始误差和漂移，保证测量的准确性和可靠性。
实际上，压电加速度传感器的测量电路设计还涉及到一些其他的技术细节，比如功率供应、信号处理和通信接口等。根据具体的应用需求和系统要求，我们可以进行深入的研究和设计。 总之，压电加速度传感器的测量电路设计是一个复杂而关键的任务。通过选择合适的放大器、滤波器以及其他的技术手段，我们可以设计出高性能、高精度的测量电路，满足各种应用的需求。
动态公路车辆称重设备应用研究
ＮＥＷＳＯＦＴ 广州新软 智能交通・政变未来
动态公路车辆称重设备应用研究
概况
动态公路车辆称重设备，根据应用不同可分为公路计 重收费、公路超限检测及高速预警检测等３大类别；根据秤
台承载车辆的部位不同，可分为整车称量、轴称量及轮称量
等３大类别；根据动、静态称重形式不同，可分为静态秤和
动态秤；根据称重速度范围的不同，又可分为中低速动态秤
（称重速度０—６０ｋｍ／ｈ）及高速动态秤（称重速度５－２００ｋｍ／
ｈ）；根据秤台安装方式的不同，可分为分体式安装、一体 式安装及便携式安装等３大类别。
动态轴重秤是公路称重应用中最为广泛的一种称重形
式，其核心部件为秤台（含称重传感器）及动态称重仪表。
根据秤台结构型式的不同，又可分为秤台式轴重秤、弯板式 轴重秤、一体化轴重秤、压电石英式轴重秤及汽车衡等。
称重精度分析
静态精度的影响因素
动态轴重秤的称重精度首先取决于其静态精度。静态精 度可以确保动态秤全量程范围内的线性符合程度，特别是高
量程段。静态性能好，不能完全说明其动态性能就好；但静
态性能不好，其动态性能肯定不好。所以动态轴重秤的技术
要求中都对静态精度等级作出具体的要求，一般动态５级秤 要求其静态性能符合ＪＪＧ ５５５—１９９６ 非自动衡器通用检定规
程》中的中准确度等级（ＩＩＩ级）或普通准确度等级（Ⅳ级）
的要求，并在计量检定时也要求做静态性能检测。影响动态
轴重秤静态精度的因素主要有： １．称重传感器型式及精度等级（一般要求配备标准称重
传感器，精度等级符合ＯＩＭＬ Ｃ３要求）；
２．称重仪表的精度等级及抗磁场干扰能力；
３．秤台结构型式及维护状况。 梅特勒一托利多（常州）称重设备系统有限公司练达张东
动态精度的影响因素 车辆在行驶过程中受到路面不平整或发动机燃烧振动
的影响，在垂直路面的方向上产生振动，形成动态载荷。
据国内外权威资料表明，车辆动态载荷的频率范围一般为３
～２０Ｈｚ，载荷变化幅度也非常大，一般能达到静态载荷的 ±３０％，主要取决于路面平整度、车速、车型、车辆载重及
基于ADuC7026的动态称重传感器的设计
第１０卷第２期 南京师范大学学报（工程技术版） Ｖｏ１．１０ Ｎｏ．２ ２０１０年６月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＡＮＪＩＮＧ ＮＯＲＭＡＬ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＥＤＩＴＩＯＮ） Ｊｕｎ，２０１０
基于ＡＤｕＣ７０２６的动态称重传感器的设计
王宪菊，李超
（南京师范大学电气与自动化工程学院，江苏南京２１００４２）
［摘要］ 设计了一种基于精密数据转换器ＡＤｕＣ７０２６的快速动态称重传感器．整个系统采用上、下位机的模式，下位机（传感 器）主要完成信号放大、Ａ／Ｄ转换、数据采集、数据处理和数据传输；上位机（计算机）通过Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋创建一个图形用户界面， 此界面用于参数设定和数据接收，上位机和下位机之间采用ＲＳ一２３２通讯协议．在介绍了系统的硬件组成和软件设计后，针对动 态称重的特点，提出了一种新的数据处理方法一触发函数，并给出了相应的程序流程图．该系统电路简单、工作稳定、精度高、参 数设置灵活． ［关键词］ 动态称重，数据采集，ＡＤｕＣ７０２６，ＲＳ．２３２，ＶＣ＋＋ ［中图分类号］ＴＰ２１２．１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１６７２—１２９２（２０１０）０２－００１７－０４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｗｅｉｇｈｔ Ｓｅｎｓｏｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＤｕＣ７０２６
Ｗａｎｇ Ｘｉａｎｊｕ，Ｌｉ Ｃｈａｏ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａ ｉｎｇ ２１００４２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＤｕＣ７０２６，ａｎ ａｃｃｕｒａｔｅ ｄａｔａ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ａ ｆａｓｔ ｄｙｎａｍｉｃ ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｙｓ— ｔｅｍ ａｄｏｐｔｓ ｕｐｐｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ ｓｕｂｏｒｄｉｎａｔｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｂｅｔｗｅｅｎ ｗｈｉｃｈ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ＲＳ－２３２ ｉｓ ｕｓｅｄ．Ｔｈｅ ｓｕｂｏｒｄｉｎａｔｅ ｃｏｍｐｕｔ— ｅｒ（ｓｅｎｓｏｒ）ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈ ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ ｓｉｇｎａｌｓ，Ａ／Ｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｄ ｔｒａｎｓ— ｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）ｕｓｅｓ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｐａ— ｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｄａｔａ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ．Ｈａｖｉｎｇ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ，ａ ｎｅｗ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓ— ｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ—ｔｒｉｇｇｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｗｅｉｇｈｉｎｇ，ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｉｓ ｇｉｖｅｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａ ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｓｉｍｐｌｙ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＦＣ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｓｕｃｈ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ：ｓｉｍｐｌｅ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｓｔａｂｌｅ ｗｏｒｋｉｎｇ，ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｔｏ ｓｅｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ，ａｎｄ ｔｈｕｓ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｄｅｖｅｌｏ— ｐｉｎｇ ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｙｎａｍｉｃ ｗｅｉｇｈｔ，ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ＡＤｕＣ７０２６，ＲＳ－２３２，ＶＣ＋十