摘要：針對傳統(tǒng)車輛栽荷檢測系統(tǒng)存在的不足，提出了一種電容式車輛載荷檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的載荷檢測傳感器采用差動式結(jié)構(gòu)，大大提高了測量的靈敏度和非線性，電容測量線路采用差動脈沖寬度調(diào)制集成測量電路，數(shù)據(jù)的采集和處理采用自帶A／D轉(zhuǎn)換器的STC89LE516AD單片機(jī)芯片，數(shù)據(jù)通信采用無線通信模式。這種栽荷檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安裝方便、性能可靠、測量電路簡單、抗干擾性好，可用于交通數(shù)據(jù)的采集和便攜式測量，具有良好的使用前景。

0 引言

　　隨著公路運輸業(yè)和商業(yè)貿(mào)易的不斷發(fā)展，車輛載荷檢測技術(shù)已成為測量領(lǐng)域研究的重點。目前比較常用的車輛動態(tài)載荷檢測傳感器主要有彎板、壓電軸、單傳感器、車載電容傳感器及光纖傳感器。這些載荷檢測傳感器多適用于固定式安裝，對路面情況要求較高，即使一些便攜式車輛載荷檢測傳感器也因為重量過重、體積過大的缺點無法真正實現(xiàn)便攜測量。同時，一些傳感器測量技術(shù)過于復(fù)雜，傳感器價格過于昂貴。因此，為了減小安裝和維護(hù)成本，提高車輛動態(tài)載荷檢測系統(tǒng)的便攜性，本文提出了一種電容式車輛載荷檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)中載荷檢測傳感器采用差動式結(jié)構(gòu)，大大提高了測量的靈敏度和非線性，電容測量線路采用差動脈沖寬度調(diào)制集成測量電路，數(shù)據(jù)的采集和處理采用自帶A／D轉(zhuǎn)換器的STC89LE516AD單片機(jī)芯片，數(shù)據(jù)通信采用無線通信模式。這種載荷檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，安裝方便，差動式電容載荷傳感器抗干擾能力強(qiáng)、動態(tài)響應(yīng)好、測量范圍寬、靈敏度高、穩(wěn)定性能好。

1 差動式電容車輛載荷檢測系統(tǒng)

　　差動式電容車輛載荷檢測系統(tǒng)如圖1所示。

　　車輛載荷檢測裝置為便攜式，使用時鋪設(shè)在路面上。手持裝置為測量系統(tǒng)控制單元，通過無線通信方式對檢測裝置發(fā)出指令和接收數(shù)據(jù)。載荷檢測傳感器采用差動式電容載荷傳感器，傳感器將載荷的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙葜档淖兓ｋ娙轀y量電路采用獨特的差動脈沖寬度調(diào)制集成電路，將來自于差動式電容載荷傳感器的極其微弱的電容信號采集出來，并轉(zhuǎn)化成易于檢測的電壓信號。數(shù)據(jù)處理模塊采用內(nèi)部自帶8路8位A／D轉(zhuǎn)換器的電壓輸入型STC89LE516AD單片機(jī)芯片。數(shù)據(jù)處理模塊對信號進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理，之后，將處理后的載荷結(jié)果輸出。為了減少線路鋪設(shè)的麻煩，增加工作人員的安全性，檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信采用無線通信裝置。

2 差動式電容載荷傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理

　　差動式電容載荷傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。它主要由測量頭、外殼、敏感元件(彈性體)、定極柱、動極柱、電極、等位環(huán)、引出線等構(gòu)成。其特點為：測量范圍寬；靈敏度高，便于拾取信號；極板間不接觸、不變形、不磨損，機(jī)械損失小、壽命長；電容傳感器受溫度影響??；動態(tài)性能好；結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)各種惡劣環(huán)境和場合。