Parlando di sensori di pesatura al quarzo

Cos'è il quarzo?

Il quarzo è un minerale ampiamente diffuso in natura. Come la sabbia comune, il cristallo e altri materiali, il suo componente principale è il biossido di silicio, formula chimica SiO2. Ma a causa della diversa disposizione delle molecole, ha aspetti e caratteristiche differenti.

Il quarzo puro è incolore e trasparente, e le sue proprietà termiche, chimiche e meccaniche hanno una evidente anisotropia. Il punto di fusione è 1750℃. Il quarzo ha una forte proprietà piezoelettrica, cioè si generano scintille quando viene colpito e strofinato con forza, che è il metodo per fare fuoco con la selce.

Sviluppo dell'effetto piezoelettrico del quarzo

Nel 1880, i fratelli Jacques e Pierre Curie scoprirono accidentalmente il magico effetto piezoelettrico del cristallo di quarzo. Scoprono che quando il cristallo di quarzo è sottoposto a forte pressione, sulla sua superficie si genera una carica elettrica, e la quantità di carica generata è proporzionale alla massa della sostanza.

Tuttavia, la raccolta e la conservazione della carica richiedono condizioni di impedenza molto elevate, altrimenti è facile scaricare e ancora più difficile misurarla. Fu solo negli anni '50 che fu inventato l'amplificatore di carica (CA, Charge Amplifier) per convertire la carica in un segnale di tensione corrispondente, realizzando per la prima volta la misurazione e l'elaborazione della carica tramite strumenti e dispositivi convenzionali, creando così il campo della misurazione piezoelettrica.

Negli anni '60, l'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Zurigo sviluppò un sensore di forza piezoelettrico al quarzo.

Negli anni '70, i sistemi di misurazione della forza a tre componenti piezoelettrici al quarzo furono utilizzati nell'ingegneria, nell'industria automobilistica e nella biomeccanica.

Applicazione del sensore di pesatura al quarzo

Negli anni '90, la Svizzera sviluppò un sensore di pesatura dinamico con cristallo di quarzo come elemento sensibile che può essere utilizzato sulle strade. Grazie alle sue dimensioni ridotte, alla bassa altezza, al peso leggero, all'elevata rigidità, all'alta frequenza naturale, all'ampia gamma dinamica e all'alta sensibilità. Pertanto, ha ottenuto buoni risultati applicativi nei settori della previsione del carico sugli assi dei veicoli in sovraccarico, dell'allarme di sovraccarico dei ponti, della protezione dei tunnel e della misurazione del carico sugli assi dei veicoli.

È ampiamente utilizzato in molti paesi come Stati Uniti, Regno Unito, Germania, Australia, Corea del Sud e Giappone. Dalla fine del secolo scorso, con lo sviluppo della situazione del trasporto merci nazionale e la necessità di una governance nazionale del sovraccarico e del sovraccarico, anche il mio paese ha sviluppato sensori di pesatura al quarzo adatti alle applicazioni stradali nel mio paese.

Principio di pesatura del sensore di pesatura al quarzo

Il sensore di pesatura al quarzo è un dispositivo che utilizza l'effetto piezoelettrico del cristallo di quarzo per convertire il segnale di peso in segnale elettrico.

1). L'elemento di rilevamento del cristallo di quarzo converte la forza dinamica degli pneumatici in un segnale di carica;

2). Viene convertito in tensione analogica tramite l'amplificatore di carica;

3). Il segnale analogico viene quindi convertito in un segnale digitale tramite il convertitore A/D;

4). Infine, il risultato della pesatura si ottiene tramite il computer integrato e il suo software dedicato.

La struttura della cella di carico al quarzo

Aspetto della cella di carico al quarzo

Vantaggi dei sensori di pesatura al quarzo

1) Ampia gamma di velocità di rilevamento dinamico efficace: elevata rigidità, nessuna deformazione sotto carico pesante, risposta in alta frequenza e può misurare accuratamente carichi dinamici in rapida evoluzione.

2) Forte durata: ha resistito a 5400000 volte di test di durata del carico di 50KN senza alcun segno di danneggiamento.

3) Lunga durata: la durata supera i 100 milioni di assi.

4) Prestazioni di pesatura dinamica accurate: buona linearità, ripetibilità e stabilità.

5) Ampia gamma di adattabilità alla temperatura: le variazioni di temperatura non hanno alcun effetto sulla precisione della pesatura e non è richiesta alcuna ricalibrazione.

6) Facile installazione e costruzione rapida: piccolo volume di costruzione, minori danni stradali e ciclo breve.

7) Forte occultamento: dopo l'installazione, forma un tutt'uno con la superficie stradale ed è difficile per il conducente giudicare con precisione la sua posizione specifica.

8) Esente da manutenzione: non è necessario il drenaggio, eliminando la manutenzione quotidiana nell'applicazione.