1 绪论 1
1.1 传感器与人类文明 1
1.2 传感器与人体感官 2
1.3 传感器的发展 5
1.4 车辆称重现状与发展 8
1.4.1 国外现状及发展 9
1.4.2 国内状况及发展 10
1.4.3 车辆动态称重技术发展的展望 13
2 传感器基础 15
2.1 传感器的定义与分类 15
2.1.1 传感器的定义 15
2.1.2 传感器的分类 16
2.2 传感器的性能要求 17
2.3 传感器的地位与作用 17
2.4 传感器技术的发展趋势 19
2.4.1 发现并利用新现象 19
2.4.2 利用新材料 20
2.4.3 微机械加工技术 20
2.4.4 集成传感器 21
2.4.5 多功能化发展 21
2.4.6 智能化发展 21
2.5 传感器基本特征 22
2.5.1 传感器静态特性 22
2.5.2 传感器动态特性 26
2.6 传感器信息处理电路 35
2.6.1 传感器的电路技术 35
2.6.2 敏感元件 37
2.6.3 信号处理电路 41
3 电容传感器 43
3.1 电容器 43
3.1.1 电容器的定义 43
3.1.2 电容器的作用 43
3.1.3 基本原理 43
3.1.4 介电材料 44
3.1.5 参数 44
3.1.6 分类 46
3.1.7 电容器的发展趋势 49
3.2 电容传感器结构 50
3.2.1 电容传感器定义 50
3.2.2 电容传感器结构及分类 50
3.2.3 电容传感器的特点 51
3.2.4 工作原理和类型 51
3.2.5 电容传感器的等效电路 52
3.3 电容传感器应用 64
3.3.1 压差式电容压力传感器 65
3.3.2 电容测厚仪 66
3.3.3 力平衡式加速度传感器 68
3.3.4 硅电容式集成传感器 69
3.3.5 柱式变极距电容称重传感器 69
4 电阻应变传感器 76
4.1 电阻应变传感器的特点及工作原理 76
4.1.1 特点及应用范围 76
4.1.2 工作原理 76
4.1.3 应变片种类 77
4.1.4 金属的电阻应变效应 77
4.2 金属应变片的基本结构、类型及参数 78
4.2.1 金属应变片结构 78
4.2.2 金属应变片测量原理 79
4.2.3 金属应变片类型 79
4.2.4 金属应变片的主要特性参数 81
4.3 半导体电阻应变片 82
4.3.1 半导体应变片的压阻效应 83
4.3.2 半导体应变片基本结构 84
4.4 测量电路 84
4.4.1 直流电桥 85
4.4.2 交流电桥 87
4.4.3 差动电桥 89
4.4.4 平衡电路 90
4.4.5 应变测量电桥性能的提高 90
4.5 电阻应变传感器的应用 97
4.5.1 应变式力传感器 97
4.5.2 应变式压力传感器 99
4.5.3 应变式加速度传感器 100
4.5.4 应变式扭矩传感器 100
4.5.5 轮辐式测力传感器 101
4.5.6 膜片式压力传感器 102
4.6 应变式传感器测量仪 103
4.6.1 电阻应变仪 103
4.6.2 相敏检波器 105
5 车辆称重技术 109
5.1 车辆基本构造 109
5.1.1 汽车发动机 109
5.1.2 汽车的底盘 110
5.1.3 电气设备 111
5.2 车辆与载荷关系 112
5.2.1 载荷 112
5.2.2 超限、超载运输 113
5.2.3 超限、超载运输的危害 116
5.2.4 国外治理超载现状 118
5.3 车辆称重系统 120
5.3.1 公路低速动静态称重系统 120
5.3.2 动态车辆称重系统 122
5.3.3 系统硬件设计 123
5.3.4 软件设计 124
6 车辆电容称重装置 126
6.1 车辆电容称重装置结构 126
6.1.1 电路框图 126
6.1.2 工作原理 127
6.2 电容称重传感器 128
6.2.1 电容传感器的结构 128
6.2.2 电容传感器的安装 129
6.2.3 电容测量线路 129
6.2.4 车辆受力分析 129
6.3 称重数据采集与处理 130
6.3.1 数据采集系统 130
6.3.2 数据采集系统原理 131
6.3.3 力采集技术 135
6.3.4 采集技术实例 138
6.3.5 单片机流程图 140
6.3.6 车辆载荷计算 142
6.4 杂散免疫电容表 143
6.4.1 杂散免疫电容表组成 144
6.4.2 电容测量原理 144
6.5 电容传感器称汽车载重V—M非线性转换 149
6.5.1 原始V—M曲线 149
6.5.2 矫正后实测V—M曲线 153
6.6 电容称重传感器静态性能测试与分析 154
6.6.1 测试方法 155
6.6.2 测试数据 155
6.6.3 静态性能分析 157
6.6.4 误差分析 159
6.7 USB的电容称重传感器静态特性测试系统 163
6.7.1 车辆电容称重传感器 163
6.7.2 测量系统组成 164
6.7.3 USB数据采集卡软硬件设计 165
6.7.4 传感器静态特性的测试 168
6.8 反拟合法的电容称重传感器非线性校正 170
6.8.1 非线性开环校正原理 170
6.8.2 非线性校正的曲线拟合法 171
6.8.3 算法设计 174
6.8.4 测试结果 175
6.9 无线通信技术在电容式称重系统中的应用 178
6.9.1 无线通信原理 178
6.9.2 硬件构成 180
6.9.3 软件设计 183
7 车辆电容称重装置性能补偿 187
7.1 电容传感器测量电路的稳零 187
7.1.1 一般调零电路 187
7.1.2 改进的调零电路 189
7.1.3 热零点偏移改善 193
7.1.4 零位误差的软件校正 194
7.2 圆柱螺旋弹簧迟滞的检测和补偿 194
7.2.1 测试原理 195
7.2.2 测试数据及分析 196
7.2.3 弹簧测力时迟滞的补偿 198
7.3 加速度传感器在电容车辆载荷检测中的应用 200
7.3.1 电容法车辆载荷检测原理 200
7.3.2 加速度传感器 201
7.3.3 前进方向加速度对车辆载荷检测的影响 202
7.3.4 车厢内货物左右装偏时对车辆载荷检测的影响 206
7.3.5 竖直方向加速度 207
参考文献 208