结构,便于铺设在道路的表面。传感器由上盖、底座和PVDF压电材料3部分组成。上盖和底座所用材料为45钢,两者用16个M3螺钉连接,用以提供PVDF的预紧力。PVDF薄膜的厚度为0.5mm,两片以并联的方式放入传感器中,PVDF表面粘贴铜箔作为电极并用导线引出,正极与PVDF中间电极连接,负极与传感器外壳相连作为接地线。图8压电传感器实物图3.2测量电路设计因为压电式传感器是一个能产生电荷的高阻抗发电元件,它产生的电荷量很小,因此压电片上的电荷量很容易通过测量电路的输入电阻释放掉。只有当输入阻抗很高时,才有可能把变化的电荷量测出来。所以不能用一般的仪表来直接进行测量,而是需要设计一个调理电路(如图9和图10[8],其作用为:a.将高输出阻抗变换为低输出阻抗;b.放大传感器输出的微弱信号。图9调理电路原理图万方数据第3期褚祥诚,等:基于PVDF的新型高速公路K,g动态称重传感器3.3室内试验图10调理电路实物图为验证PVDF压电传感器的使用可行性,对设计的传感器进行了室内压力测试。选用的测试仪器是台湾固纬(GWINSTEK公司生产的型号为GDS-3152的数字存储示波器和MATRIX公司生产的型号为MPS-3005L一3的直流稳压电源。测试得到PVDF压电传感器的电容值为862pF,电阻值>500MQ。图11为传感器未加调理电路时的输出波形图。测试条件为在传感器表面用脚进行踩压的动作,以此来获得一个动态力。从波形图可以看到,只是一个简单的踩压动作就能产生最大值为2V左右的电压,可见压电传感器的灵敏度还是很可观的。图12是在相同的测试条件下,加上调理电路后的输出波形图,由图可见积分效果很好,达到了测试要求。E重茎蚕茎圣|堕J三臣噩圈慑存田●文件格式Bm鲁■曩式f开关t—————————。.…—.—.慑存■肘应用H一"∞一二蚺州】|le口日∞h¨d图11传感器输出波形3.4现场实测
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