動態軸重電子汽車衡儀表的實現方法

目前我國的公路收費站已經普遍實行了計重收費。而計重收費系統中zui重要的設備就是動態軸重衡。因此動態稱重衡及其儀表的設計應該能夠符合實際操作的需要。

收費站用的動態軸重電子汽車衡應該具有以下性能：

1．由于在收費站前使用，車輛通過的速度zui高應在20km/h左右（有些司機為了減少車輛的稱重重量，可能會故意以更快的速度通過），應此要求儀表的測量速度要快；

2．車輛通過秤臺時，是一個車輪一個車輪地通過，因此要求儀表有計算軸數和自動累加車輪重量的功能，而且還要能夠記錄下每一個車輪重量的功能（分析軸重）

3．當一輛車輛*通過秤臺后，要能夠確定該車計量結束，因此要有收尾判定功能；

4．當車輛通過秤臺后，駕駛員發現前面有問題，又往回退出本車道，因此要有自動刪除該車記錄的功能；

5．當車輛排隊時，有可能某個車輪壓在秤臺上進進退退，反復多次，因此儀表要有車輛前進后退的判斷功能并能夠對累加重量數據進行加減操作的功能；

6．對于一個理想的軸重衡系統，車輛通過的數度越快，測到的重量應該越輕，當速度足夠大時，車輛對地面的壓力可為零（根據萬有引力定律，實際上為零是不可能的）。因此要求儀表有測速和根據速度對重量進行修正的功能。

7．由于車輛排隊，車輪可能有很長時間停留在秤臺上，有時可能只有一半的車輪壓在秤臺上，然后又突然啟動，開出秤臺。因此儀表要有動靜態的分析功能。

8．車輪停在秤臺上，然后又突然啟動，瞬間的沖擊力要大出真值很多，因此儀表要有抗瞬間突發沖擊力的功能。

儀表如何實現以上功能，下面加以說明：

1．儀表的測量速度

車輛在運動中通過秤臺的時間很短，對于0.8米寬度的秤臺來說，20km/h的速度通過時，有效測量時間只有0.14s左右的時間；15km/h的速度通過時，有效測量時間只有0.19s左右的時間。為了在這么短的時間內取得較多的測量數據，儀表內A/D轉換器的速度就很是關鍵，如果每秒鐘采樣100次，20km/h時大約可以取到14個樣本，如果每秒采樣200次，可以取到28個樣本，采樣次數達到400次，就可以取到64個樣本，800次為128個樣本。實踐證明為了得到較準確的數據，樣本數至少要達到50個以上為好。所以對于測量zui高限速20km/h的儀表，A/D轉換器的速度要達到400次/s以上；對于測量zui高限15km/h的儀表，A/D轉換器的速度要達到200次/s以上。

非但如此，儀表的數據處理方法也同樣非常重要，如果處理方法不當，A/D轉換器就不能zui大限度地發揮效能，即使轉換速度再高，也達不到應有的效果。

2．自動累加功能

車輛通過秤臺后，我們往往需要知道車輛的軸數和總重量以及每一個軸的軸重量，以便我們核算該車輛總重和軸重是否超載。在儀表的設計中，每一次檢測到一次上下臺動作就判斷為一個軸通過。對軸的重量進行累加，將單軸重、累加重和軸重存放到內存單元。

3．收尾判定功能

車輛什么時候稱重結束，往往是通過紅外收尾系統來判斷的。當車輛*通過秤臺后，紅外線檢測到車輛離去，發一個信號給儀表，儀表收到信號后，知道本次稱量已經結束，將稱重結果作為zui終結果保存或發送到計算機。因此儀表要有I/O接口，以便接受外來的信號。

4．自動刪除車輛記錄的功能（進退判斷功能）

當車輛通過秤臺后，一個稱重記錄被保存。但是萬一該車又退回，原來的紀錄就要被取消。否則就會多出兩個記錄來（一進一退）。要做到儀表自動扣除無效車輛數據，就必須具備車輛的進退判斷功能。判斷車輛進退的方法有多種。一種是紅外線對射檢測法，兩組紅外線根據車輪遮光的先后次序判斷車輛的進退；另一種采用雙A/D采樣的方法，將軸重衡4個傳感器分為前后兩組分別接入兩路A/D進行轉換，儀表根據兩路A/D分別測到的重量的大小來判斷車輛的進退。兩種方法都可以解決車輛進退的判斷問題。

5．根據速度對重量進行修正的功能

正常情況下，車速越快，測到的重量就越輕（但也有例外，秤臺高于地面的情況可得到相反的結果）。因此要根據速度隊測到的重量進行修正。修正事先采用多點校正，使用中采取線性插值的方法進行調整。以保證在各種速度下都可以得到較為準確的結果。要想對速度進行修正，儀表就必須具備測量速度的功能。一般情況下儀表測速是采用A/D轉換器的速度來測量車輛的速度。實際計算是有誤差的，要通過對實際速度的測定后來進行修正。

6．動靜態的分析功能

當車輪沒有*開上秤臺后就停下來，或者開過去后沒有*開出去就停下來，兩種情況都是車輪一部分在秤臺上，另一部分在地基上。停一段時間后又離開。作為動態儀表，要處理好之一部分數據，否則容易的到錯誤的結果。

7．抗沖擊功能

車輛停在秤臺上后又突然啟動，瞬間能產生很大的沖擊力，由于動態稱重時間短，儀表在處理數據時往往保留zui大值，所以這一沖擊數據處理不好久會得到不正確的結果。因此在處理這樣的數據時，要對沖擊力發生的時間，出現的位置進行分析，正確地剔除無效數據。