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1、智能交通传感器-石英传感器石英的压电特性及应用石英（SiO2）是一种天然的压电材料，当受外力作用时，石英表面便会产生电 荷，即压电效应。用于制造传感器的石英需要置于高温、高压（lOOObar，400C） 热压容器内，经过长时间的培养（每公斤石英约需一周）。使用光学测角仪可以测出 的方向，有纵向、横向和剪切向三种不同的切割方式，某一种切割方式的石英只对 相应方向的力敏感，分别称为纵向效应、横向效应和剪切效应： 纵向效应，电荷产生在受载石英的表面（如图1） 横向效应，电荷产生在与受载表面垂直的另两个未加载的表面（如图2） 剪切效应，电荷产生在受剪切载荷的石英表面（如图3）石英用于各种力的测量时，根
2、据应用场合的需要，选择不同切割方向的石英作为检测元件，可以避免其它方向力的干扰。石英损耗小，品质因素可达数百万，耐老化性能好，可长时间稳定可靠工作，99以上的电子设备都采用石英振荡器作为时间或频率的基准，在民用、工业、军 事和航天领域获得了非常广泛的应用。石英传感器的结构及特点采用石英传感器的动态汽车衡构成原理图4为石英动态汽车衡检测部分的构成原理，其中的核心部件石英动态称重传 感器与电荷放大器。r111/石漢电荷/A/D嵌嵌入式1传感器放大器:转换器计算机图4石英动态汽车衡检测部分的构成原理石英检测元件将动态轮胎力转换为电荷信号，经电荷放大器转换为模拟电压， 再通过A/D转换器将模拟信号转换
3、为数字信号，最后通过嵌入式计算机及其专用软 件得出称量结果。其测量链信号形式和单位是：力（N）f电荷（pC）-电压（V）-数据一重量（Kg）石英传感器的结构特点图5为石英WIM传感器结构和外观，采用整体封装结构，有2m、1.75m、1.5m、和1.0m 等几种长度规格，可根据道路的宽度灵活组合。a）内部结构承载垫（可被研磨）合金铝质型材 石英敏感元件 弹性材料b）外形封装图5石英压电检测器件石英WIM传感器在水泥和沥青混凝土两种路面均可埋设（图6）,依照图7所示的 截面安装尺寸，在路面切割7.5cm宽的安装槽，开挖深度仅5.5cm，可以在各种路面 安装，包括桥面。图6埋设于路表的传感器歳 70
4、. .mm图7传感器安装断面尺寸石英传感器具有以下主要特点：全密封结构，防水、防砂、耐腐蚀，坚固耐用、免维护 施工简便、快捷几乎不受环境温度限制，工作特性长期稳定适应性强，动态称量精度高线性好，动态量程范围宽 工业级电荷放大器的结构原理电荷放大器作为石英传感器的配套装置放大器输入端通过配套的高阻抗同轴电缆连接石英传感器，将传感器输出的电荷信号转换为电压信号。放大器按照工业级标准设计，防护等级为IP67，采用铸铝 合金外壳封装，具有电磁屏蔽作用，抗干扰能力强、环境温度的适应性强、长期工 作的稳定性强。根据通道数不同有多种产品规格，以配合不同数量传感器构成测量 系统。电荷放大器具有极高的输入阻抗（101也），以减小对信号的分流，保证测量 精度。石英传感器动态汽车衡的应用近年来，石英动态汽车衡在国内的应用逐渐多起来，主要用在车辆超载超限检 测及公路货车计重收费两个方面。作为车辆超载超限治理的高速预检其技术比较成 熟，国内也有了很多应用实例。石英传感器布置图如下图所示：II如24000S?
