便携式电子汽车衡称量误差分析

便携式电子汽车衡称量误差分析

便携式电子汽车衡是一种对汽车进行动态分轮(轴)测量,对汽车进行超载检测的称重仪器。判断称重仪器优劣准确的一个重要指标是其准确度的高低。对于传统的汽车衡而言,汽车本身结构对秤体准确度的影响并不明显。但轨道衡与轮(轴)重仪在结构上存在一定的差别,因而许多分析不适于轮轴秤。

本文对便携式电子汽车衡的误差影响因素进行全面分析,进一步讨论了汽车本身的特征结构对误差的影响效果。以下将从车辆的振动、称重台面的高度、汽车的弹性结构以及称重传感器等几个方面进行综合分析。

车辆和台面机械部分的振动所引起的计量误差

动态称重是在车辆行进过程中完成的,车辆的22,运动使称重系统受到动态干扰力,传感器的受力因

而不断变化,导致其输出信号不是一个恒定值。此部分误差可采用如下简化数学模型进行分析:

图1是车辆-称重台面组成的模型。图中,k、C为称重传感器的刚度和阻尼系数;m为称重台面上的车辆

质量;m为称量台面质量;x为减振弹簧位移和台面位移。这时的动力学方程为:

(M+m)¨(1)x+c¨x+kx=Mgu(t)

测量与设备

式中:u(t)=

1 tΕ00 t<0

ωt-ζ

n

可以求得称重传感器所受载荷:

F(t)=Mg1-

发生变化产生误差。为便于分析,将两轴汽车一侧

两个轮胎与行驶面的接触点相连接,形成一个假设坡面,如图4汽车重心高度变化受力示意图虚线所

(2)

-ζ

2

sin(ωd+t+<)

1+m

示:

式中,无阻尼固有频率ωn==

,阻尼系数ζ

2(M1+m)k

2

,阻尼振荡频率

-1

ωd=ωn-ζ,相位角<=tan

2

ζ

。

这时可得传感器的输出与真值的差值为:

ωt-ζ

n

e=sin(ωdt+<)2

ζ-密切相关,,,这时所引起的误差为:

τ(4)??=τedte

ν为采样时间,l为台板长度,ν为车辆其中τ=lΠ

行驶速度,考虑相位zui恶劣的状态<=90°,则相对误差为:

ωt-ζ

νn

δν)(5)=sin(ωd?lΠν=2Mglωd-ζ按照以下参数对结果仿真分析,l=500mm;C=1518N(mmΠs);m=30kg。图2(不同汽车重量下误差随速度变化曲线)、图3(不同传感器刚度下误差随速度变化曲线)分别为相对误差对于汽车重量(k=1500NΠmm)和称重传感器刚度的敏感性分析(M=1500kg)。

由图2和图3,我们可以得出:

(1)随着速度的增加,相对误差逐渐增大。当行驶速度在一小范围内(5kmΠh以内),相对误差较小,然后随速度的提高,相对误差急剧增加,随后逐渐趋于平缓。

(2)相对误差对汽车的重量很敏感,重量越大,相对误差越大。

(3)相对误差对称重传感器的刚度不敏感,较大的刚度相对误差较小。

定义如下参数:h为重心O至假设坡面的垂直距

车辆重心变化所引起的计量误差此部分误差指车辆称重过程中,由于重心高度离;l1、l2为汽车重心O

至前、后轴距离;O为汽车重心;S为秤体台面高度;W为汽车总重;W1、W2

测量与设备

为W分配在前后轴上的重量;x为重心至后轴距离与前轴之比。

经分析可以得到相对误差为:

ΔWΔlΔδ(6)=≈-h1

W1l2l×l2

δh2=

ΔWΔlΔ≈+W2l1l×l1

(7)对车辆重心的变化不敏感。该部分误差由于具有随机性这一特征,因此不易补偿。

(2)第二项误差随秤体高度的增加而增加。并且随着x的增大(即重心的不断前移),相对误差逐渐减少。轴距越大,第二项误差越小。并且此误差具有一定的方向性。因此可以采用一定的方式补偿。