基于过采样技术的动态汽车称重仪的设计

公路运输中各地车辆超限超载现象严重,对道路的破坏严重,甚至出现压断桥梁,阻断交通的现象,给我国的公路和桥梁带来极大的破坏,增加了国家在道路维修上的费用,造成不可估计的经济损失。使用动态汽车衡称重可以有效遏止车辆的超重行为,利用汽车衡的监测结果,可以有效评估公路、桥梁的安全状态。有关部门可以根据动态汽车衡称重结果进行计重收费以便对公路车辆运输进行严格有效的管理。目前国内外各种汽车动态称重产品在汽车低速小于5Km/h时精度较高,但当汽车速度在20Km/h30Km/h时精度仍然不能满足要求。 动态汽车衡中的关键部分是动态称重仪表,又称动态称重系统,它是一种软硬件结合的平台,在我国已有多年的发展,其核心技术——称重仪表的研究与开发格外受人关注。目前的动态称重系统由于缺乏对影响汽车动态称重的干扰因素作系统分析,未对检测信号作深层次的处理,因此检测精度和汽车通过速度的问题一直未能得到很好地解决。 本文首先对称重本体——汽车的运动状态和动力特性进行了深入的分析与研究,并得出这样一个结论:汽车的振动是影响动态称重效果的关键因素,要想使静态轴载比较准确地反映出来就必须根据振动产生的原因有效的减缓和消除振动。 其次对采样数据进行了分析,选择有效的采样数据区域。动态称量时,轮轴通过称重台面过程中,由于上下秤台时以及经过秤台表面时的抖动所带来的干扰,导致很多采样值大大偏离轮轴重量的真实值。这样系统采集到的数据不仅有真实轴重数据,还有轮轴没有完全驶入称重台面时采集到的无效数据。为了提高计算精度,必须去除此类无效数据。 接下来在研究了多种方案后提出了一种过采样方法有效地解决了称重精度的问题。在充分利用AD采样速率的条件下,过采样技术减小量化误差,并获得与高分辨率相应的信噪比,增加被测数据的有效位数,提高AD的分辨率。通过过采样方法处理后的采样信号,使动态轴重式汽车衡在保证其称量达1%精度时,提高称重过车速度。 最后根据实际需要设计硬件电路。包括数据单片机外围电路、数据采集电路、数据通讯电路、显示电路、键盘电路和看门狗电路设计。并设计了基于Small RTOS51嵌入式操作系统的软件系统,用C语言实现了对动态汽车称重的软件设计。