Überladung und Überschreitung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit von Straßenfahrzeugen verursachen erhebliche Schäden an der Straßenoberfläche und bergen ein hohes Unfallrisiko. Dies ist ein besonders schwerwiegendes Problem in unserem Land, wo 70 % der Verkehrsunfälle auf Überladung und Überschreitung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit zurückzuführen sind. Dies führt zu direkten wirtschaftlichen Verlusten von fast 3 Milliarden RMB, wobei die jährlichen Verluste durch Überladung und Überschreitung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit auf Autobahnen 30 Milliarden RMB übersteigen. Daher ist die Überwachung und Beaufsichtigung überladener Fahrzeuge auf Autobahnen von entscheidender Bedeutung.
Um die Überladung von Fahrzeugen zu regulieren, ohne den Verkehr zu beeinträchtigen, wurde das dynamische Autobahn-Wiegesystem Weighting In Moving (WIM) entwickelt. Dieses System nutzt piezoelektrische Quarzsensoren, um das Fahrzeuggewicht schnell zu messen, während die Fahrzeuge mit hoher Geschwindigkeit (<120 km/h) über die Fahrbahn fahren, und löst Überwachungskameras zum Fotografieren aus.
Enviko-Quarzsensoren wurden speziell für kostengünstige, leistungsstarke piezoelektrische Quarzsensoren für dynamisches Wiegen auf Autobahnen und Brückenschutz entwickelt. Hergestellt aus einer hochfesten Aluminiumlegierung für die Luft- und Raumfahrt und präzise bearbeitet, zeichnen sich diese Sensoren durch hohe Druck-, Zug-, Biege-, Scher- und Ermüdungsfestigkeit aus. Durch Alterungsbehandlung bleibt die Sensorempfindlichkeit über Jahrzehnte stabil.
Die Quarzsensoren von Enviko sind innen mit einer speziellen elastischen Isolierpaste gefüllt und halten den Innendruck stabil, wodurch Feuchtigkeit wirksam blockiert wird. Der typische Isolationswiderstandswert beträgt 200 GΩ.
Eingebettet in die Fahrbahnoberfläche drücken die Räder beim Überfahren auf die Auflagefläche des Sensors, wodurch die Quarzkristalle im Sensor durch den piezoelektrischen Effekt Ladung erzeugen. Diese Ladung wird dann von einem externen Ladungsverstärker zu einem Spannungssignal verstärkt, das direkt proportional zum auf den Sensor ausgeübten Druck ist. Durch Berechnung des Drucksignals lässt sich das Gewicht jedes Rades und damit das Gesamtgewicht des Fahrzeugs ermitteln.
Die Druck-Ladungs-Verhältnis-Kennlinie piezoelektrischer Quarzsensoren bleibt unabhängig von Temperatur, Zeit, Lastgröße und Lastgeschwindigkeit unverändert. Daher gewährleisten Quarzsensoren auch bei hoher Geschwindigkeit über die Messfläche eine hohe Messgenauigkeit.
Nachdem WIM-Sensoren in die Straßenoberfläche eingebettet wurden, werden sie Sonnenlicht, Regen und Raddruck ausgesetzt, was Zuverlässigkeitstests von entscheidender Bedeutung macht.
Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest:
Sensoren mit Auflageflächen werden 500 Stunden lang in einer Klimaprüfkammer Temperatur- und Feuchtigkeitswechseltests bei -40 °C bis 85 °C unterzogen. Während des Tests darf die Isolationsimpedanz der Sensoren nicht unter 100 GΩ liegen. Nach dem Temperatur- und Feuchtigkeitswechseltest werden die Sensoren einem Isolationsschutz- und Ermüdungsbelastungstest unterzogen.
Ermüdungsbelastungstest:
Bei einem Ermüdungsversuch wird ein zyklischer Druck von 6000 N mithilfe eines 50 mm x 50 mm breiten Stahldruckkopfes an drei Positionen an den Enden und in der Mitte des Sensors ausgeübt. Die Belastung und Entlastung erfolgt einmal pro Sekunde, was insgesamt 1.000.000 Ermüdungsbelastungen entspricht. Die Empfindlichkeitsabweichung der belasteten Testpositionen muss <0,5 % betragen, und es dürfen keine Schäden oder Ablösungen der Lageroberfläche auftreten.
Isolationsschutz:
Der Isolationsschutztest umfasst das vollständige Eintauchen des Sensors in Wasser und einen Temperaturwechsel zwischen Raumtemperatur und 80 °C. Die Gesamttestdauer beträgt 1000 Stunden. Während des gesamten Tests darf der Isolationswiderstand des Sensors nicht unter 100 GΩ liegen.
Die Linearität piezoelektrischer Quarzsensorsignale ist ein entscheidender Indikator für Fertigungsprozesse und Genauigkeit. Hervorragende piezoelektrische Quarzsensoren gewährleisten einen FSO < 0,5 % über den gesamten Bereich. Bei WIM-Sensoren darf der Empfindlichkeitsfehler an keiner Stelle entlang der Sensorlänge 2 % überschreiten. Daher sind strenge und genaue Empfindlichkeitsprüfgeräte für die Sensorherstellung unerlässlich.
Die Ladekennlinie misst die Kraft-Ladungs-Kurve und den Linearitätsfehler (%FSO) während des Ladens und Entladens mit einem 100 mm breiten Ladekopf, der an jeder beliebigen Position auf den Sensor aufgebracht wird.
Die Signalflachheitskennlinie misst den Empfindlichkeitswert während der Belastung entlang der Längsrichtung des Sensors (ohne die Auflagefläche) unter Verwendung eines 50 mm breiten Druckkopfes mit einer Kraft von 8000 N, wobei die an jedem Belastungstestpunkt erhaltenen Empfindlichkeitswerte zur Berechnung der Signalflachheit entlang der Längsrichtung des Sensors verwendet werden.
Einige Hersteller verwenden jedoch bewusst einen 250 mm breiten Belastungsdruckkopf zur Prüfung der Signalflachheit, was einer fünffachen Mittelung der Kennlinie entspricht und zu einer verfälschten Genauigkeit von 1 % führt. Nur Signale, die durch Belastungsmessungen mit einem 50 mm breiten Druckkopf gewonnen werden, können die Genauigkeit und Qualität des Sensors wirklich widerspiegeln.
Enviko Technology Co., Ltd.
E-mail: info@enviko-tech.com
https://www.envikotech.com
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Beitragszeit: 08.04.2024
