Kuvars ağırlık sensöründen bahsetmek

Kuvars nedir?

Kuvars, doğada yaygın olarak bulunan bir mineraldir. Sıradan kum, kristal ve diğer malzemeler gibi, ana bileşeni silisyum dioksit, kimyasal formülü SiO2'dir. Ancak moleküllerin farklı dizilişleri nedeniyle farklı görünümlere ve özelliklere sahiptir.

Saf kuvars renksiz ve şeffaftır ve termal, kimyasal ve mekanik özellikleri belirgin anizotropiye sahiptir. Erime noktası 1750℃. Kuvars güçlü bir piezoelektrik özelliğe sahiptir, yani sertçe çarpıldığında ve sürtüldüğünde kıvılcımlar oluşur, bu da çakmaktaşı ile ateş yakma yöntemidir.

Kuvars piezoelektrik etkisinin gelişimi

1880'de Jacques ve Pierre Curie kardeşler kazara kuvars kristalinin büyülü piezoelektrik etkisini keşfettiler. Kuvars kristali ağır basınca maruz kaldığında yüzeyinde elektrik yükü oluşacağını ve oluşan yük miktarının maddenin kütlesiyle orantılı olduğunu buldular.

Ancak, yükün toplanması ve tutulması çok yüksek empedans koşulları gerektirir, aksi takdirde deşarj olmak kolaydır ve hatta ölçülmesi daha zordur. Yükü karşılık gelen bir voltaj sinyaline dönüştüren, yük yükseltici (CA, Charge Amplifier) 1950'lere kadar icat edilmedi, böylece yükün konvansiyonel aletler ve cihazlarla ilk kez ölçülmesini ve işlenmesini sağlayarak, piezoelektrik ölçüm alanını yarattı.

1960'larda, Zürih'teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü bir piezoelektrik kuvars kuvvet sensörü geliştirdi.

1970'lerde, piezoelektrik kuvars üç bileşenli kuvvet ölçüm sistemleri mühendislik, otomotiv endüstrisi ve biyomekanikte kullanıldı.

Kuvars tartım sensörünün uygulaması

1990'larda, İsviçre, yollarda kullanılabilen, hassas elemanı olarak kuvars kristali olan dinamik bir tartım sensörü geliştirdi. Küçük boyutu, düşük yüksekliği, hafifliği, yüksek rijitliği, yüksek doğal frekansı, geniş dinamik aralığı ve yüksek hassasiyeti nedeniyle. Bu nedenle, araç aşırı yük aks yükü tahmini, köprü aşırı yük alarmı, tünel koruması ve araç aks yükü ölçümü alanlarında iyi uygulama sonuçları elde etmiştir.

Amerika Birleşik Devletleri, Birleşik Krallık, Almanya, Avustralya, Güney Kore ve Japonya gibi birçok ülkede yaygın olarak kullanılmaktadır. Geçen yüzyılın sonundan itibaren, yerel yük taşımacılığı durumunun gelişmesi ve aşırı yük ve aşırı yüklenmenin ulusal yönetimi ihtiyacı ile birlikte, ülkemizde de yol uygulamaları için uygun kuvars tartım sensörleri geliştirilmiştir.

Kuvars tartım sensörünün tartım prensibi

Kuvars tartım sensörü, ağırlık sinyalini elektrik sinyaline dönüştürmek için kuvars kristalinin piezoelektrik etkisini kullanan bir cihazdır.

1). Kuvars kristal algılama elemanı, dinamik lastik kuvvetini bir yük sinyaline dönüştürür;

2). Yük yükseltici aracılığıyla analog voltaja dönüştürülür;

3). Analog sinyal daha sonra A/D dönüştürücü aracılığıyla dijital bir sinyale dönüştürülür;

4). Son olarak, tartım sonucu gömülü bilgisayar ve özel yazılımı aracılığıyla elde edilir.

Kuvars yük hücresinin yapısı

Kuvars yük hücresinin görünümü

Kuvars tartım sensörlerinin avantajları

1) Geniş etkili dinamik algılama hızı aralığı: Yüksek rijitlik, ağır yük altında deformasyon yok, yüksek frekans tepkisi ve hızla değişen dinamik yükleri doğru bir şekilde ölçebilir.

2) Güçlü dayanıklılık: Herhangi bir hasar belirtisi olmadan 5400000 kez 50KN yük dayanıklılık testine dayanmıştır.

3) Uzun hizmet ömrü: Hizmet ömrü 100 milyon aksı aşmaktadır.

4) Doğru dinamik tartım performansı: İyi doğrusallık, tekrarlanabilirlik ve kararlılık.

5) Geniş sıcaklık uyarlanabilirliği aralığı: Sıcaklık değişikliklerinin tartım doğruluğu üzerinde hiçbir etkisi yoktur ve yeniden kalibrasyon gerekmez.

6) Kolay kurulum ve hızlı inşaat: Küçük inşaat hacmi, daha az yol hasarı ve kısa döngü.

7) Güçlü gizlilik: Kurulumdan sonra, yol yüzeyi ile bir bütün oluşturur ve sürücünün belirli konumunu doğru bir şekilde tahmin etmesi zordur.

8) Bakım gerektirmez: Drenaj gerekmez, uygulamada günlük bakımı ortadan kaldırır.