صحبت کردن در مورد سنسور وزن کوارتز

کوارتز چیست؟

کوارتز یک ماده معدنی است که به طور گسترده در طبیعت یافت می شود. مانند شن و ماسه معمولی، کریستال و سایر مواد، جزء اصلی آن دی اکسید سیلیکون با فرمول شیمیایی SiO2 است. اما به دلیل آرایش متفاوت مولکول ها، ظاهری و ویژگی های متفاوتی دارد.

کوارتز خالص بی رنگ و شفاف است و خواص حرارتی، شیمیایی و مکانیکی آن ناهمسانگردی آشکاری دارد. نقطه ذوب 1750℃ است. کوارتز خاصیت پیزوالکتریک قوی دارد، یعنی هنگام ضربه زدن و مالش سخت، جرقه ایجاد می شود، که روش ساخت آتش با سنگ چخماق است.

توسعه اثر پیزوالکتریک کوارتز

در سال 1880، برادران ژاک و پیر کوری به طور تصادفی اثر پیزوالکتریک جادویی کریستال کوارتز را کشف کردند. آنها دریافتند که وقتی کریستال کوارتز تحت فشار سنگین قرار می گیرد، بار الکتریکی روی سطح آن ایجاد می شود و مقدار بار تولید شده متناسب با جرم ماده است.

با این حال، جمع آوری و حفظ بار به شرایط امپدانس بسیار بالا نیاز دارد، در غیر این صورت به راحتی تخلیه می شود و اندازه گیری آن دشوارتر می شود. تا دهه 1950 بود که تقویت کننده بار (CA، Charge Amplifier) اختراع شد تا بار را به یک سیگنال ولتاژ مربوطه تبدیل کند و برای اولین بار اندازه گیری و پردازش بار را توسط ابزارها و دستگاه های معمولی محقق کرد و بدین ترتیب زمینه اندازه گیری پیزوالکتریک را ایجاد کرد.

در دهه 1960، موسسه فناوری فدرال سوئیس در زوریخ یک سنسور نیروی کوارتز پیزوالکتریک را توسعه داد.

در دهه 1970، سیستم های اندازه گیری نیروی سه جزئی کوارتز پیزوالکتریک در مهندسی، صنعت خودرو و بیومکانیک مورد استفاده قرار گرفت.

کاربرد سنسور توزین کوارتز

در دهه 1990، سوئیس یک سنسور توزین دینامیکی با کریستال کوارتز به عنوان عنصر حساس توسعه داد که می تواند در جاده ها استفاده شود. به دلیل اندازه کوچک، ارتفاع کم، وزن سبک، سفتی بالا، فرکانس طبیعی بالا، دامنه دینامیکی وسیع و حساسیت بالا. بنابراین، نتایج کاربردی خوبی در زمینه های پیش بینی بار محور اضافه بار وسایل نقلیه، هشدار اضافه بار پل، حفاظت از تونل و اندازه گیری بار محور وسایل نقلیه به دست آورده است.

به طور گسترده در بسیاری از کشورها مانند ایالات متحده، بریتانیا، آلمان، استرالیا، کره جنوبی و ژاپن استفاده می شود. از اواخر قرن گذشته، با توسعه وضعیت حمل و نقل داخلی و نیاز به حاکمیت ملی اضافه بار و اضافه بار، کشور من نیز سنسورهای توزین کوارتز مناسب برای کاربردهای جاده ای را در کشور من توسعه داده است.

اصل توزین سنسور توزین کوارتز

سنسور توزین کوارتز دستگاهی است که از اثر پیزوالکتریک کریستال کوارتز برای تبدیل سیگنال وزن به سیگنال الکتریکی استفاده می کند.

1). عنصر تشخیص کریستال کوارتز نیروی دینامیکی تایر را به یک سیگنال بار تبدیل می کند؛

2). از طریق تقویت کننده بار به ولتاژ آنالوگ تبدیل می شود؛

3). سپس سیگنال آنالوگ از طریق مبدل A/D به سیگنال دیجیتال تبدیل می شود؛

4). در نهایت، نتیجه توزین از طریق کامپیوتر تعبیه شده و نرم افزار اختصاصی آن به دست می آید.

ساختار سلول بار کوارتز

ظاهر سلول بار کوارتز

مزایای سنسورهای توزین کوارتز

1) محدوده سرعت تشخیص دینامیکی موثر گسترده: سفتی بالا، بدون تغییر شکل تحت بار سنگین، پاسخ فرکانس بالا و می تواند بارهای دینامیکی که به سرعت در حال تغییر هستند را به طور دقیق اندازه گیری کند.

2) دوام قوی: 5400000 بار تست دوام بار 50KN را بدون هیچ گونه نشانه ای از آسیب تحمل کرد.

3) عمر طولانی: عمر مفید بیش از 100 میلیون محور.

4) عملکرد توزین دینامیکی دقیق: خطی بودن، تکرارپذیری و پایداری خوب.

5) محدوده سازگاری با دمای گسترده: تغییرات دما هیچ تاثیری بر دقت توزین ندارد و نیازی به کالیبراسیون مجدد نیست.

6) نصب آسان و ساخت سریع: حجم ساخت و ساز کم، آسیب کمتر به جاده و چرخه کوتاه.

7) پنهان کاری قوی: پس از نصب، با سطح جاده یک کل را تشکیل می دهد و قضاوت دقیق راننده در مورد مکان خاص آن دشوار است.

8) بدون نیاز به تعمیر و نگهداری: نیازی به زهکشی نیست و تعمیر و نگهداری روزانه را حذف می کند.