公路車輛超載、超限對路面造成嚴重損害，安全事故風險高，在我國道路安全事故中尤為嚴重，70%的道路安全事故是由車輛超載、超限造成的。造成直接經濟損失近30億元，其中高速公路車輛超載、超限每年造成的損失超過300億元。因此，對高速公路上超載車輛進行監控和監管至關重要。
為了在不影響交通的情況下規範車輛超載，移動中加權（WIM）高速公路動態稱重方案應運而生。該系統利用壓電石英感測器，在車輛高速（<120km/h）通過路面時快速測量車輛重量，並觸發監視攝影機拍照。
Enviko 石英感測器專為高速公路動態稱重和橋樑保護的低成本、高性能壓電石英感測器而設計。這些感測器採用高強度航空鋁合金和精密加工製成，具有較高的抗壓、拉伸、彎曲、剪切和疲勞負載能力。透過老化處理，感測器靈敏度數十年保持穩定。
Enviko石英感測器內部填充特殊彈性絕緣膏，保持穩定的內部壓力，有效阻隔濕氣，典型絕緣阻抗值為200GΩ。
嵌入路面，當車輛經過時，車輪壓在感測器的承載表面上，導致感測器內部的石英晶體因壓電效應而產生電荷。然後，電荷被外部電荷放大器放大為電壓訊號，與施加到感測器的壓力成正比。透過計算壓力訊號，可以獲得每個車輪的重量，從而獲得車輛的總重量。
無論溫度、時間、負載大小和負載速度如何，壓電石英感測器的壓荷比特性都保持不變。因此，即使車輛高速經過測量表面，石英感測器也能保持較高的測量精度。
WIM 感測器嵌入路面後，會暴露在陽光、雨水和車輪壓力下，因此可靠性測試至關重要。
溫濕度循環測試：
帶承載面的感測器置於環境試驗箱中進行-40℃至85℃溫濕度循環測試500小時。試驗時感測器的絕緣阻抗不得低於100GΩ。溫度和濕度循環測試後，感測器進行絕緣保護和疲勞負載測試。
疲勞負荷測試：
負載疲勞試驗採用寬度為50mm×50mm的鋼壓頭在感測器兩端和中部的三個位置施加6000N的循環壓力，每秒加載和卸載一次，總計1,000,000次疲勞負載。加載試驗位置的靈敏度變化必須<0.5%，且承載表面不應有損壞或脫落。
絕緣保護：
絕緣保護測試將感測器完全浸入水中，在室溫至80℃之間循環，總測試時間為1000小時。在整個測試過程中，感測器的絕緣電阻不得低於100GΩ。
壓電石英感測器訊號的線性度是製造製程和精度的關鍵指標。出色的壓電石英感測器可確保整個範圍內的 FSO<0.5%。對於 WIM 感測器，沿著感測器長度任何位置的靈敏度誤差不得超過 2%。因此，嚴格、準確的靈敏度測試設備對於感測器製造至關重要。
加載特性曲線測量在任意位置施加寬度為100mm的加載頭時加載和卸載期間的力-荷曲線和線性誤差(%FSO)。
訊號平坦度特性曲線是用寬度為50mm的壓頭，施加8000N的力，測量沿感測器長度方向（不含承載面）加載時的靈敏度值，在每個加載測試點獲得的靈敏度值用於計算訊號沿感測器長度方向的平整度。
但有些廠商刻意使用250mm寬度的載重壓頭進行訊號平坦度測試，相當於特性曲線5次平均，導致精度被造假1%。只有使用50mm寬度壓頭負載測量所得的訊號才能真實反映感測器的精度和品質。
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發佈時間：2024年4月8日