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1 绪论1

1.1 传感器与人类文明1

1.2 传感器与人体感官2

1.3 传感器的发展5

1.4 车辆称重现状与发展8

1.4.1 国外现状及发展9

1.4.2 国内状况及发展10

1.4.3 车辆动态称重技术发展的展望13

2 传感器基础15

2.1 传感器的定义与分类15

2.1.1 传感器的定义15

2.1.2 传感器的分类16

2.2 传感器的性能要求17

2.3 传感器的地位与作用17

2.4 传感器技术的发展趋势19

2.4.1 发现并利用新现象19

2.4.2 利用新材料20

2.4.3 微机械加工技术20

2.4.4 集成传感器21

2.4.5 多功能化发展21

2.4.6 智能化发展21

2.5 传感器基本特征22

2.5.1 传感器静态特性22

2.5.2 传感器动态特性26

2.6 传感器信息处理电路35

2.6.1 传感器的电路技术35

2.6.2 敏感元件37

2.6.3 信号处理电路41

3 电容传感器43

3.1 电容器43

3.1.1 电容器的定义43

3.1.2 电容器的作用43

3.1.3 基本原理43

3.1.4 介电材料44

3.1.5 参数44

3.1.6 分类46

3.1.7 电容器的发展趋势49

3.2 电容传感器结构50

3.2.1 电容传感器定义50

3.2.2 电容传感器结构及分类50

3.2.3 电容传感器的特点51

3.2.4 工作原理和类型51

3.2.5 电容传感器的等效电路52

3.3 电容传感器应用64

3.3.1 压差式电容压力传感器65

3.3.2 电容测厚仪66

3.3.3 力平衡式加速度传感器68

3.3.4 硅电容式集成传感器69

3.3.5 柱式变极距电容称重传感器69

4 电阻应变传感器76

4.1 电阻应变传感器的特点及工作原理76

4.1.1 特点及应用范围76

4.1.2 工作原理76

4.1.3 应变片种类77

4.1.4 金属的电阻应变效应77

4.2 金属应变片的基本结构、类型及参数78

4.2.1 金属应变片结构78

4.2.2 金属应变片测量原理79

4.2.3 金属应变片类型79

4.2.4 金属应变片的主要特性参数81

4.3 半导体电阻应变片82

4.3.1 半导体应变片的压阻效应83

4.3.2 半导体应变片基本结构84

4.4 测量电路84

4.4.1 直流电桥85

4.4.2 交流电桥87

4.4.3 差动电桥89

4.4.4 平衡电路90

4.4.5 应变测量电桥性能的提高90

4.5 电阻应变传感器的应用97

4.5.1 应变式力传感器97

4.5.2 应变式压力传感器99

4.5.3 应变式加速度传感器100

4.5.4 应变式扭矩传感器100

4.5.5 轮辐式测力传感器101

4.5.6 膜片式压力传感器102

4.6 应变式传感器测量仪103

4.6.1 电阻应变仪103

4.6.2 相敏检波器105

5 车辆称重技术109

5.1 车辆基本构造109

5.1.1 汽车发动机109

5.1.2 汽车的底盘110

5.1.3 电气设备111

5.2 车辆与载荷关系112

5.2.1 载荷112

5.2.2 超限、超载运输113

5.2.3 超限、超载运输的危害116

5.2.4 国外治理超载现状118

5.3 车辆称重系统120

5.3.1 公路低速动静态称重系统120

5.3.2 动态车辆称重系统122

5.3.3 系统硬件设计123

5.3.4 软件设计124

6 车辆电容称重装置126

6.1 车辆电容称重装置结构126

6.1.1 电路框图126

6.1.2 工作原理127

6.2 电容称重传感器128

6.2.1 电容传感器的结构128

6.2.2 电容传感器的安装129

6.2.3 电容测量线路129

6.2.4 车辆受力分析129

6.3 称重数据采集与处理130

6.3.1 数据采集系统130

6.3.2 数据采集系统原理131

6.3.3 力采集技术135

6.3.4 采集技术实例138

6.3.5 单片机流程图140

6.3.6 车辆载荷计算142

6.4 杂散免疫电容表143

6.4.1 杂散免疫电容表组成144

6.4.2 电容测量原理144

6.5 电容传感器称汽车载重V—M非线性转换149

6.5.1 原始V—M曲线149

6.5.2 矫正后实测V—M曲线153

6.6 电容称重传感器静态性能测试与分析154

6.6.1 测试方法155

6.6.2 测试数据155

6.6.3 静态性能分析157

6.6.4 误差分析159

6.7 USB的电容称重传感器静态特性测试系统163

6.7.1 车辆电容称重传感器163

6.7.2 测量系统组成164

6.7.3 USB数据采集卡软硬件设计165

6.7.4 传感器静态特性的测试168

6.8 反拟合法的电容称重传感器非线性校正170

6.8.1 非线性开环校正原理170

6.8.2 非线性校正的曲线拟合法171

6.8.3 算法设计174

6.8.4 测试结果175

6.9 无线通信技术在电容式称重系统中的应用178

6.9.1 无线通信原理178

6.9.2 硬件构成180

6.9.3 软件设计183

7 车辆电容称重装置性能补偿187

7.1 电容传感器测量电路的稳零187

7.1.1 一般调零电路187

7.1.2 改进的调零电路189

7.1.3 热零点偏移改善193

7.1.4 零位误差的软件校正194

7.2 圆柱螺旋弹簧迟滞的检测和补偿194

7.2.1 测试原理195

7.2.2 测试数据及分析196

7.2.3 弹簧测力时迟滞的补偿198

7.3 加速度传感器在电容车辆载荷检测中的应用200

7.3.1 电容法车辆载荷检测原理200

7.3.2 加速度传感器201

7.3.3 前进方向加速度对车辆载荷检测的影响202

7.3.4 车厢内货物左右装偏时对车辆载荷检测的影响206

7.3.5 竖直方向加速度207

参考文献208