專利名稱:汽車重量傳感器及其設(shè)計依據(jù)的制作方法
本發(fā)明屬傳感器領(lǐng)域，特別是用于測量汽車載重量的傳感器。
在傳感器領(lǐng)域里，有各種各樣數(shù)以千計的傳感器，用來測量各種各樣的電量的或非電量的物理化學(xué)的變化情況。由于汽車的運行情況特別惡劣，使得現(xiàn)有的各種傳感器都不能用來測量汽車的載重量，汽車的稱量都必須用汽車地磅來進行，很不方便，更不利于管理。專利申請?zhí)枮椤?5107679”的發(fā)明“汽車載重儀表”已提出了一種全新的稱量汽車載重量的方法。但由于該方法使用的是現(xiàn)行的傳感器，使得稱量結(jié)果不夠理想，有較大的誤差。且傳感器價格昂貴，壽命也極低(指用在汽車上時)。由于以上原因，從而限制了一種能隨車攜帶的用來稱量汽車載重量的衡器儀表遲遲不能問世。
本發(fā)明的目的就在于要開發(fā)一個全新的傳感器領(lǐng)域，專門為測量汽車的載重量而提供一種完全能適用于汽車運行工況的重量傳感器。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的制作兩個容器;其中一個容器內(nèi)裝有液體，另一個是空的。用兩根金屬管，其中一根的外徑比另一根的內(nèi)徑稍小，將兩根金屬管相互套在一起，相互間用絕緣隔離墊將兩管隔開，隔離墊的形狀要保證既能隔開兩管，又能把兩管連在一起，且保證兩管之間的空隙和管外相通，用這根雙金屬管將兩容器連通。另用一根管子和空的一個容器接上，和一個開關(guān)串連后接到另一個盛有液體的容器上，然后再將其引出，再用兩根導(dǎo)線分別和雙金屬管中的內(nèi)管和外管連接并引出。這樣雙金屬管中兩管的相對面之間便形成了一個電容，這樣即完成本發(fā)明裝置，使用時，將本發(fā)明裝置裝到裝有專利申請?zhí)枮椤?5107735”的發(fā)明“輪胎氣壓保持器”(以下簡稱保持器)的汽車上，將從本發(fā)明裝置上引出的管接到“保持器”上的管1′上，在汽車的載重量為零時，打開本裝置上的開關(guān)，汽車輪胎的汽壓通過“保持器”同時傳入兩容器中，待穩(wěn)定后，將開關(guān)關(guān)上，把開關(guān)到空容器一段管子給永久性或半永久性地封住，這樣，就在空容器內(nèi)存入了汽車載重量為零時的輪胎氣壓值，這時雙金屬管之間的間隙中的液柱高度等于容器內(nèi)液體的高度，達(dá)平達(dá)衡狀態(tài)，當(dāng)汽車的載重量開始增加時，輪胎由于負(fù)荷而開始變形，胎內(nèi)的氣壓也由p變到p+△p隨載重量的增加而線性地增加，增加的△p也同時傳入盛有液體的容器內(nèi)，則兩容器的壓力平衡被破壞，為達(dá)到新的平衡，雙金屬管中的液柱高度h也上升了一個△h。根據(jù)靜流體力學(xué)的理論可知△p∝△h，根據(jù)電工原理可知雙金屬管中兩金屬管之間所形成的電容C＝Co+0.55 (ε1－1)/(lnD/α) △h(式中Co～初始電容值。ε1～液體的電介值，D/d～雙金屬管中兩管的直徑之比)，即由于液柱升高了△h所改變的電容量為△C＝0.55 (ε1－1)/(lnD/α) △h，△C＝K△h，K＝0.55 (ε1－1)/(lnD/α) ＝常數(shù)，即△p∝△C，這樣就實現(xiàn)了把重量線性地轉(zhuǎn)化成電容的過程。而現(xiàn)有的電子技術(shù)對測量10-6電容量的變化值已不是什么困難。
本傳感器由于不直接承受重量，沒有什么精密件，所以它能經(jīng)受得起汽車運行中的各種惡劣的工況，沒有精密件，對材料的要求也不高，加工容易，其價格就比其它傳感器低得多。對專門用于汽車載重量的測量就顯示出了較其它傳感器優(yōu)越得多的性能。
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作一步的詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明的一種具體的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是雙金屬管的A-A剖面圖。
參照圖1、圖2容器1和容器2做成一體，中間用擋板6隔開，容器1內(nèi)盛有蒸溜水5;容器2內(nèi)是空的，雙金屬管3分別由外管31，內(nèi)管32組成，絕緣隔離墊8將兩管隔開;導(dǎo)線9分別和管31管32連接，雙金屬管3把容器2和容器1連通，管7分別從兩容器接出后合在一起引出，開關(guān)4接在管7和容器2之間，使用時，將本發(fā)明裝置接到裝有“保持器”的汽車上，將本裝置的管7和“保持器”中的管1′接通，當(dāng)汽車的載重量為零時，打開開關(guān)4，讓汽車輪胎的汽壓通過“保持器”到達(dá)容器1和容器2內(nèi)，待穩(wěn)定后，把開關(guān)4關(guān)上，把從容器2到開關(guān)4之間的一段管子永久或半永久地封住，這時容器2內(nèi)就存入了汽車載重量為零時的輪胎氣壓，這時兩容器的壓力相等，雙金屬管3中水柱高度等于容器1中的水面高，當(dāng)汽車載重量開始增加時，輪胎發(fā)生變形，引起胎壓從p變化到p+△p，這增加的△p通過“保持器”傳入本發(fā)明裝置中的容器1中，使容器1的壓力由原來的p1變化到p1+△p1，容器2內(nèi)的壓力p2未增，兩容器的壓力失去了原來的平衡。為了達(dá)到新的平衡，雙金屬管3中液柱高度也較原來的高度h變到h+△h。由流體靜力學(xué)及氣體等溫壓縮理論可知，由載重量所引起的胎壓的變化△p＝△p1＝2r△h-p (△V)/(v-△v) ，式中v是容器2及雙金屬3內(nèi)載重量為零時的空氣柱的體積之和，△v是由于水柱上升了一個△h所占據(jù)的空氣柱的空間，r是水的比重，由式可知，由于v不是無窮大而引入了非線性誤差，但△p1＝2r△h+p21/(ψ△V-1) ，如果v/△v＞＞1時，上式可簡化成△p1＝2△hr+p2(△V)/(V) ，△p1＝△h(2r+p2/H)(式中H為將容器2的體積v折算成相當(dāng)雙金屬管3空氣柱的高度的值)，△p1＝K△h，K＝(2r+ (Pα)/(H) ＝常數(shù)，設(shè)計本發(fā)明裝置時，為了取得所需的轉(zhuǎn)換精度，v/△v之值就成了一個重要的設(shè)計依據(jù)。如本例要求誤差0.1%，取管31的內(nèi)徑為10mm，管32的外徑為8mm。實測解放牌4噸載重量汽車在最大載重量時胎壓約升高30mm水柱，則本例的△vmax＝8.48×10-7m3，取v/△v＝1000時，v＝8.48×14-4m3，僅為一個邊長為9.47Cm的立方體，本例實測誤差0.075%。對容器1的體積沒什么要求，只要其盛的液體能滿足最大稱量時雙金屬管3內(nèi)液柱升高所需的液體并略有余即可。將本傳感器的兩根引線9連接到有關(guān)的電路上，利用現(xiàn)代的電子技術(shù)，于是就能很方便地把汽車的載重量測出來了。本發(fā)明中的雙金屬管3至少有一根，如需要時(如如為了增大Co或△C)，可有二根以上雙金屬管3。雙金屬管3可從容器1和2的外面也可以從里面把兩容器連通。
本發(fā)明不但可以用來測量汽車的載重，也可以用來測量各種氣體、液體的微小壓力變化。
權(quán)利要求
1.用于測量汽車載重量的傳感器，由容器1和容器2，雙金屬管3、管7，開關(guān)4，導(dǎo)線9等所組成，本發(fā)明的特征在于容器2內(nèi)存入了汽車載重量為零時的輪胎氣壓值，而容器1通過管7感受，隨載重量的大小而變化的輪胎氣壓值。
2.用于測量汽車載重量的傳感器，其特征是為了獲得所需的變換精度，容器2設(shè)計依據(jù)是V/△V之比值必須大于或等于某一個指定的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于容器1和容器2至少由一根以上的雙金屬管3將其連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于容器1內(nèi)盛有液體5。
專利摘要
本發(fā)明屬傳感器領(lǐng)域。它由兩個容器及雙金屬管等組成。其中一個容器內(nèi)盛有液體而另一個是空的。雙金屬管將兩容器連通，在汽車空載時就把輪胎氣壓值永久性或半永久性地存入空容器內(nèi)，載重量變化時，變化的胎壓傳入盛有液體的容器內(nèi)，使雙金屬管中的液柱升高改變了雙金屬管之間的電容值，把汽車載重量的變化變成了電容量的變化。為了取得所需的轉(zhuǎn)換精度，空容器的體積和雙金屬管中液柱升高時所占據(jù)的空間之比值是一個重要的設(shè)計依據(jù)。
文檔編號G01G19/08GK86102332SQ86102332
公開日1987年10月14日 申請日期1986年4月1日
發(fā)明者周順祥 申請人:周順祥導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan