基于PVDF压电传感器的车辆动态称重信号的研究.pdf

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1、36传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第4期基于PVDF压电传感器的车辆动态称重信号的研究陈政，钟汇才，李庆，梁艳菊，林蓁蓁'(1．中国科学院微电子所昆山感知中心，江苏昆山215347；2．中国科学院微电子研究所。北京100029)摘要：聚偏二氟乙烯(PVDF)是一种高性能压电材料，非常适合应用于车辆动态称重的环境。针对PVDF传感器的特点，提出用阻尼振动模型分析PVDF传感器产生称重信号的过程，给出称重信号的频谱特点，并在自主

2、设计的实验平台基础上对该信号进行测量。实验结果显示：相对于低频噪声，称重信号主要分布在高频段，该特点为滤除系统噪声提供了依据。根据该特点设计称重系统可以有效地减少算法设计的复杂度，提高系统的测量精确性。关键词：聚偏二氟乙烯压电传感器；车辆动态称重；阻尼振动中图分类号：TH212文献标识码：A文章编号：1000--9787(2012)04--0036-04StudyonsignalofvehicledynamicweighingbasedonPVDFpiezoelectricsensorCHENZhen

3、g，ZHONGHui—cai，LIQing，LIANGYan-ju，LINZhen—zhen'。(1．KunshanPerceptionCenterofInstituteofMicroelectronicsofChineseAcademyofSciences，Kunshan215347，China；2．InstituteofMicroelectronicsofChineseAcademyofSciences，Beijing100029，China)Abstract：PVDFisahighperform

4、ancepiezoelectricmaterialwhichisverysuitableforvehicledynamicweighing．AimingatthecharacteristicsofPVDFsensor，anewmethodispresentedforanalyzingthegenerationprocessofthesignal，usingdampedvibrationmode1．Thecharacteristicofthespectrumisgivenbasedonthemethod

5、．Aself-designedexperimentaldeviceisbuihupandthesignalismeasured．Theresuhshowsthatthesignalisdistributedathigh一~equencyrelativetothelow~equeneynoisewhichprovidesabasisforfilteringoutnoiseofthesystem．Thecharacteristiccaneffectivelyreducethecomplexityofalg

6、orithmdesignandimprovetheprecisionofthesystem．Keywords：PVDFpiezoelectricsensor；vehicledynamicweighing；dampedvibration0引言统的受力过程，但是这些方法普遍采用复杂的软件算法，增车辆的动态称重(weight—in—motion)是智能交通系统要加系统在计算上的时间消耗，大大影响系统的实时性。解决的关键技术之一，具有速度快、效率高、不干扰正常交本文使用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜作为系统

7、的通等优点。在交通系统中采用车辆动态称重系统不仅可以称重传感器，提出将传感器对车辆轴重的响应过程看作车有效地提高交通系统运输效率，还可以为交通管理的信息辆重力瞬态作用下的阻尼振动的过程，称重结果即为系统化和智能化提供实时的交通数据。对于怎样分析车辆动态对瞬态作用力的响应。该方法着重于分析信号频率方面的称重系统的称重过程和称重信号，国内外的学者展开了诸特点，忽略PVDF传感器的粘性特征，大大简化了车辆称重多研究工作。OnoT提出用受力分解和Grey估计模型分析的分析过程，可以简洁有效地分析出信号的频谱特

8、点。最车辆的动态称重过程；KimSK等人结合AFT模型和归后，通过实验验证了理论分析的结果。一化重构信号测量动态车重；DeesomsukT等人用Vehi—1车辆动态称重系统的信号分析cle—bridge模型分别对定车重和时变车重进行了实验和比PVDF是一种高分子聚合物型材料，具有压电系数高、较；XUJian等人用离散小波变换除去信号噪声提高介电强度高、稳定性好等诸多优点，非常适合作为车辆动态WIM系统精度。总体而言，目前的研究能较好地分析系称重传感器。在