Over kwarts weegsensoren gesproken.

Wat is kwarts?

Kwarts is een mineraal dat veel in de natuur voorkomt. Net als gewoon zand, kristal en andere materialen is de belangrijkste component siliciumdioxide, chemische formule SiO2. Maar door de verschillende rangschikking van moleculen heeft het verschillende verschijningsvormen en kenmerken.

Zuivere kwarts is kleurloos en transparant, en de thermische, chemische en mechanische eigenschappen hebben een duidelijke anisotropie. Het smeltpunt is 1750℃. Kwarts heeft een sterke piëzo-elektrische eigenschap, dat wil zeggen dat er vonken ontstaan wanneer het hard wordt geslagen en gewreven, wat de methode is om vuur te maken met vuursteen.

Ontwikkeling van het piëzo-elektrisch effect van kwarts

In 1880 ontdekten de broers Jacques en Pierre Curie per ongeluk het magische piëzo-elektrische effect van kwartskristal. Ze ontdekten dat wanneer kwartskristal aan zware druk wordt blootgesteld, er elektrische lading op het oppervlak wordt gegenereerd, en de hoeveelheid gegenereerde lading evenredig is met de massa van de stof.

Het verzamelen en vasthouden van lading vereist echter zeer hoge impedantieomstandigheden, anders is het gemakkelijk om te ontladen en zelfs moeilijker om het te meten. Pas in de jaren 50 werd de ladingsversterker (CA, Charge Amplifier) uitgevonden om de lading om te zetten in een overeenkomstig voltagesignaal, waardoor voor het eerst de meting en verwerking van lading door conventionele instrumenten en apparaten werd gerealiseerd, waarmee het veld van piëzo-elektrische meting werd gecreëerd.

In de jaren 60 ontwikkelde de Zwitserse Federale Technische Hogeschool in Zürich een piëzo-elektrische kwartskrachtsensor.

In de jaren 70 werden piëzo-elektrische kwarts drievoudige krachtmeetsystemen gebruikt in de techniek, de auto-industrie en de biomechanica.

Toepassing van kwarts weegsensor

In de jaren 90 ontwikkelde Zwitserland een dynamische weegsensor met kwartskristal als gevoelig element die op wegen kan worden gebruikt. Vanwege zijn kleine formaat, lage hoogte, lichte gewicht, hoge stijfheid, hoge natuurlijke frequentie, breed dynamisch bereik en hoge gevoeligheid. Daarom heeft het goede toepassingsresultaten behaald op het gebied van voorspelling van overbelasting van voertuigen, alarm voor overbelasting van bruggen, tunnelbescherming en meting van de aslast van voertuigen.

Het wordt veel gebruikt in veel landen zoals de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Duitsland, Australië, Zuid-Korea en Japan. Sinds het einde van de vorige eeuw, met de ontwikkeling van de binnenlandse vrachtsituatie en de behoefte aan nationaal beheer van overbelasting en overbelasting, heeft mijn land ook kwarts weegsensoren ontwikkeld die geschikt zijn voor wegtoepassingen in mijn land.

Weegprincipe van kwarts weegsensor

Kwarts weegsensor is een apparaat dat het piëzo-elektrische effect van kwartskristal gebruikt om een gewichtssignaal om te zetten in een elektrisch signaal.

1). Het kwartskristal detectie-element zet de dynamische bandenspanning om in een ladingssignaal;

2). Het wordt omgezet in analoge spanning via de ladingsversterker;

3). Het analoge signaal wordt vervolgens omgezet in een digitaal signaal via de A/D-converter;

4). Ten slotte wordt het weegresultaat verkregen via de embedded computer en de bijbehorende software.

De structuur van de kwarts load cell

Uiterlijk van de kwarts load cell

Voordelen van kwarts weegsensoren

1) Breed effectief dynamisch detectiesnelheidsbereik: hoge stijfheid, geen vervorming onder zware belasting, hoge frequentierespons en kan snel veranderende dynamische belastingen nauwkeurig meten.

2) Sterke duurzaamheid: Bestand tegen 5400000 keer een duurzaamheidstest van 50KN belasting zonder enige tekenen van schade.

3) Lange levensduur: Levensduur overschrijdt 100 miljoen assen.

4) Nauwkeurige dynamische weegprestaties: Goede lineariteit, herhaalbaarheid en stabiliteit.

5) Breed temperatuuraanpassingsbereik: Temperatuurveranderingen hebben geen invloed op de weegnauwkeurigheid en er is geen herkalibratie vereist.

6) Eenvoudige installatie en snelle constructie: klein bouwvolume, minder wegschade en korte cyclus.

7) Sterke verborgenheid: Na installatie vormt het een geheel met het wegdek en is het voor de bestuurder moeilijk om de specifieke locatie nauwkeurig te beoordelen.

8) Onderhoudsvrij: Er is geen drainage vereist, waardoor dagelijks onderhoud in de toepassing wordt geëlimineerd.