汽车荷载传感装置 【技术领域】
本发明涉及一种用于汽车超载自动识别系统技术领域的传感装置，具体地说，是一种汽车荷载传感装置。
背景技术
在我国卡车超载和非法改装加载现象相当严重，造成多数公路和桥梁长期处于超负载运行状态，不仅严重影响公路和桥梁的使用寿命，而且还造成车辆行驶过程中的交通事故频繁发生，特别是某些高速公路更是不堪重负、险象环生。要彻底避免和制止此类现象的发生和存在，除了要加强完善交通法制建设和建立科学管理制度外，十分重要的一点是还要有一套现代化的科技手段加以辅助解决，并提高监控自动化程度。
经对现有技术文献的检索发现，张友亮、袁明新、储浩：基于神经网络的汽车超载识别(汽车科技2002.6)采用在高速公路入口路面安装两个受荷板，汽车在一定速度下通过该路面时对受荷板的冲击通过两个传感器输出两个信号，信号经过放大和模数转换后输入计算机，对两个信号进行特征提取行程一个8维特征向量，再利用一定车速下特征参数与轴载质量之间的函数关系采用神经网络算法计算获得汽车轴载质量，最后经过轴载质量与被测汽车规定最大允许轴载质量的比较获得对被测汽车是否超载的识别。该系统所采用的汽车荷载传感技术是在公路入口路面安装两个受荷板，通过对受荷板的冲击由与之连接的传感器输出两个受荷信息。这种受荷传感方式在技术上是可行的，但是，由于在实际应用中要求汽车在通过上述入口路面时前后车轮偏离两个受荷板的受压点不得超出一定范围，这就势必对被测车辆接受检测条件过于苛刻，同时也会降低车辆通行速度和工作效率。
【发明内容】
本发明的目的在于针对现有汽车超载识别技术存在的不足，提供一种汽车荷载传感装置，使其具有较高地可靠性、运行稳定性、免维护性能和较强的实用性。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：耐高压橡胶气囊、主压力传感器、副压力传感器、第一信号传输电缆、第一信号传输冗余电缆、第二信号传输电缆、第二信号传输冗余电缆，耐高压橡胶气囊将感受到的压力在密封的容腔内即时传递到主压力传感器与副压力传感器上的压力感应器，主压力传感器与副压力传感器的输出信号分别由预设的第一信号传输电缆与第二信号传输电缆引出，第一信号传输冗余电缆与第二信号传输冗余电缆分别为主压力传感器与副压力传感器输出信号的重复通道。
所述的耐高压橡胶气囊是两端封闭的圆柱状体，内直径为100mm，壁厚根据合成橡胶材料的耐压极限值确定，当耐压极限值达到时的材料厚度即为耐高压橡胶气囊1的厚度，长度根据实际公路入口宽度确定，密封气体预置压力为0.1MPa，最大允许承受压力为1MPa。
所述的主压力传感器与副压力传感器，其压力感应量程均具有0～1.5Mpa。两个压力传感器的设置既能提高装置工作可靠性的冗余度，又能为压力信号处理与信息提取提供充分的信息资源，传感信号通过第一信号传输电缆和第二信号传输电缆输出。
所述的耐高压橡胶气囊、主压力传感器和副压力传感器构成一体化的充气密封体。
所述的第一信号传输电缆、第一信号传输冗余电缆、第二信号传输电缆和第二信号传输冗余电缆，其电缆均为双芯屏蔽线。双芯屏蔽线的作用在于压力传感信号对后续的数据采集输入端口可以采用多种灵活的输入方式，当信号线不接地时，对后续的数据采集可以采用传感信号对称差分输入以提高共模拟制性能，外层屏蔽层接地可以有效克服道路周围杂散磁场对信号的混入干扰，当对后续的数据采集需要采用不对称输入时，只要将其中的任意单芯与接地屏蔽线相连接即可。
当汽车通过公路入口时，耐高压橡胶气囊将感受到的压力在密封的容腔内即时传递到主压力传感器与副压力传感器上的压力感应器，经过感应器的信号转换，主压力传感器与副压力传感器的输出端口同时具有一个与压力成线性关系的电气信号输出，主压力传感器的压力电信号通过第一信号传输电缆与第一信号传输冗余电缆引出以供后续的数据采集使用，副压力传感器通过第二信号传输电缆与第二信号传输冗余电缆引出以供后续的数据采集使用。
本发明为了提高装置的可靠性，传感信号由双电缆重复输出，因此可以提高免维护性能。本发明还预置副压力传感器以提高装置可靠性冗余度。副压力传感器为防主压力传感器的意外损坏而准备，因此可以延长本发明的预期使用寿命。综上所述，本发明具有较高的可靠性、运行稳定性、免维护性能和较强的实用性。
【附图说明】
图1为本发明结构示意图
【具体实施方式】
如图1所示，本发明包括：耐高压橡胶气囊1、主压力传感器2、副压力传感器3、第一信号传输电缆4、第一信号传输冗余电缆5、第二信号传输电缆6、第二信号传输冗余电缆7，耐高压橡胶气囊1将感受到的压力在密封的容腔内即时传递到主压力传感器2与副压力传感器3上的压力感应器，主压力传感器2与副压力传感器3的输出信号分别由预设的第一信号传输电缆4与第二信号传输电缆6引出，第一信号传输冗余电缆5与第二信号传输冗余电缆7分别为主压力传感器2与副压力传感器3输出信号的重复通道。
所述的耐高压橡胶气囊1是两端封闭的圆柱状体，内直径为100mm，壁厚根据合成橡胶材料的耐压极限值确定，当耐压极限值达到时的材料厚度即为耐高压橡胶气囊1的厚度，长度根据实际公路入口宽度确定，密封气体预置压力为0.1MPa，最大允许承受压力为1MPa。
所述的主压力传感器2与副压力传感器3，其压力感应量程均具有0～1.5Mpa。
所述的耐高压橡胶气囊1、主压力传感器2和副压力传感器3构成一体化的充气密封体。
所述的第一信号传输电缆4、第一信号传输冗余电缆5、第二信号传输电缆6和第二信号传输冗余电缆7，其电缆均为双芯屏蔽线。
当汽车通过公路入口时，耐高压橡胶气囊1直接接受汽车的冲撞和重压，依次实时将汽车轮轴的质量以耐高压橡胶气囊1中密封气体压力变化的形式表现出来，密封气体压力变化即刻传递到主压力传感器2与副压力传感器3，主压力传感器2与副压力传感器3将感应到的压力信号即刻转换成电气信号，主压力传感器2的电信号通过第一信号传输电缆4与第一信号传输冗余电缆5输出，副压力传感器3感应出的电信号通过第二信号传输电缆6与第二信号传输冗余电缆7输出，以便提供给后续的数据采集模块及运算模块进行信号处理和信息提取。
实施效果十分显著：
汽车荷载4吨
行驶速度20km/h、40km/h、60km/h
本发明装置实验长度3.6m
经实验证明汽车以60km/h以下车速通过本发明技术时，传感输出的压力分布曲线清晰、特征突出，同时信噪比＞80dB，完全可以为后级处理提供足够的汽车荷载信息。