弯板式动态称重系统的仪表设计

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文弯板式动态称重系统的仪表设计摘要随着公路交通事业的飞速发展，传统动态汽车衡已经无法满足当前市场的需求。传统动态汽车衡主要存在以下问题：由于秤台的复杂机械结构，无法承受车辆的高速冲击，因此不适用于高速动态称重；秤台的复杂机械结构易造成传感器损坏和秤台变形沉降；秤台密封性不好导致积水、污泥会影响称重精度等。随着国内外动态称重技术水平的不断提高，为了解决这些问题，弯板式动态汽车衡应运而生。弯板式动态称重系统凭借其整体式秤台、密封性良好、施工简单、免维护等优点，可适用于车辆宽速度范围（0~200k

2、m/h）的动态称重。目前，该系统技术发展迅速且日趋成熟，已逐渐成为高速公路计重收费系统和公路超限检测系统的新兴解决方案。电子称重仪表作为弯板式动态汽车衡计算和控制的核心单元，其功能、性能直接决定动态称重系统的技术水平。本文针对系统的高速动态称重特点，提出了仪表设计方案。仪表设计方案包含硬件设计、软件设计及称重算法的设计，其设计思路及主要内容如下：第一，论述了弯板式动态汽车衡以及弯板式动态称重仪表的研究背景及意义，介绍了国内外相关领域研究状况、发展现状以及未来发展趋势，同时也详述了弯板式动态汽车衡在国内外的应用场合及范围

3、。第二，论述了弯板式动态称重系统的组成结构，包含弯板式称重传感器、车辆分离装置及仪表。其中，重点介绍了弯板式称重传感器的工作原理。分析阐述了弯板式称重系统的工作原理及工作流程。第三，以分析弯板式动态称重仪表的设计要求为基础，对仪表的硬件进行了整体性设计和电气的模块化设计。详述了各个硬件模块的设计要求、设计过程以及设计结果。I太原理工大学硕士研究生学位论文第四，基于WIN32API使用多线程编程技术开发弯板式动态称重仪表的程序。详细论述了构成主程序的各个线程模块及其主要代码。第五，分析车辆的高速称重信号，针对小数据信号选

4、择使用小波变换算法对称重数据进行数字信号处理。在MATLAB环境中使用小波变换工具箱对原始称重信号进行降噪处理分析，取得了很好的效果。最后使用现场实验数据验证了本方法的确对提高称重精度有一定的效果，具有现实应用意义。第六，总结弯板式动态称重系统仪表的设计过程，分析不足并展望未来。本文的主要创新点如下：第一，由于系统适用于车辆的高速动态称重，当车辆高速通过时仪表采集的称重信号是小数据信号。在数字信号处理方面，针对小数据信号分析处理，并结合现场实验数据，取得了较好的降噪滤波效果。第二，仪表的硬件设计使用工控机作为核心控制单

5、元，在软件设计过程中，使用多线程技术进行编程，提高了仪表的运行效率及性能。本次设计的仪表的硬件以及软件的程序结构已应用于实际项目工程，在山西省多个县级公路预检站运行正常且性能稳定。对称重信号的小数据使用小波变换的称重算法能够有效地滤除噪声信号，车辆速度在0~50km/h范围内的实验结果误差可控制在4%以内。关键词：弯板式称重传感器，仪表设计，多线程，小数据信号，小波变换，多分辨率分析II太原理工大学硕士研究生学位论文THEDESIGNOFWEIGHINGINSTRUMENTSBASEDONBENDINGPLATEABS

6、TRACTWiththerapiddevelopmentofroadtransportindustry,domesticandforeigndynamicweighingtechnologylevelisrising,traditionaldynamicvehiclehasbeenunabletomeetthecurrentneedsoftheindustry.Inordertosolveproblemswhichthetraditionaldynamicvehicleexposed,suchasbendingplat

7、edynamicweighingsystememerged.Platebendingdynamicweighingsystem,withitsintegralweighingplatform,goodsealing,simpleconstruction,maintenance-free,etc.,isapplicabletoawidevehiclespeedrange(0~200km/h)WIM.Nowadays,thetechnologyofbendingplatedynamicweighingsystemisdev

8、elopingrapidlyandbecomingmoremature,andhasgraduallybecomeanewsolutionforthehighwaytollsystemweightandroadoverrundetectionsystemdevelopment.Currently,thebendingplateha