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基于PVDF的新型高速公路压电动态称重传感器 被引量:10

A Novel WIM Sensor for Highway Based on PVDF Piezoelectric Material
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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-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。 In order to solve the problem of serious highway overloading,a novel piezoelectric WIM(Weigh in Motion) sensor is put forward,in which PVDF(Polyvinylidene fluoride) film served as a sensitive component.In this paper,the working mechanism of the piezoelectric WIM sensor is introduced and the Finite Element Analysis software ANSYS is used to analyze the electromechanical coupling characteristics of the sensor.Simulation results show the relationship of the magnitude of electric charge induced from the sensor with a monolithic PVDF layer,or series/parallel connection of bi-layers.A simple processing circuit is designed to covert PVDF high output impedance to low output impedance and the collected electric charge inside the sensor can be simplified efficiently.Finally,indoor simulation and out-door dynamic experiments using a domestic car are carried out to certificate piezoelectric WIM sensor,the results show that the sensor prototype has a relatively obvious response rate and give an on-line testing and data analysis of monitored vehicle status.
出处 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期351-356,521,共6页 Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis
基金 精细陶瓷北京市重点实验室开放课题资助项目 国家自然科学基金资助项目(51075223) 北京市自然科学基金资助项目(3102018)
关键词 压电传感器 聚偏二氟乙烯(PVDF) 动态称重 高速公路 piezoelectric sensor,polyvinylidene fluoride,weight in motion,highway
  • 相关文献

参考文献8

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共引文献47

同被引文献74

引证文献10

二级引证文献40

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