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[摘 要]动态汽车衡已经成为高速公路公路上超限超载运输测量和计重收费的主要手段，但由于影响动态称重精度的因素较多，造成测量结果误差大和不准确，导致超限超载检测及计重收费不具有很强的说服力和广泛的公信度。本文根据多年的检定，依次按动载荷、硬件电路电磁干扰等方面对动态汽车衡的测量误差进行深入的分析，探讨了造成动态汽车衡误差的影响机制，对研究动态汽车衡称重误差有一定的帮助。
[关键词]动态汽车衡;称量误差;分析;研究
中图分类号：TH715.1 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）27-0380-01
1 概述
动态汽车衡是在汽车行驶状态下称出汽车重量的一种称重装置， 其主要由砰台（称重传感器）、轮轴识别器、车辆分离器、动态汽车衡称重仪表、上位机、大屏、地感线圈、地感机、摄像头、声光报警器等组成。与静态汽车衡相比，动态汽车衡不影响公路的正常交通，提离了运输的效率，节省了称重的时间。其称量方法是汽车的轴依次经过称重台面，称重仪表记录各轴的重量并等车辆完全驶出砰台后，将各轴的重量进行累加得到车辆的实际重量。动态汽车衡一般相对静态汽车衡的精度较低，这主要受到路面不平度、汽车速度及加速度的影响。目前国内外一直在研究提高动态称重精度的方法，努力使动态汽车衡器不仅动态称重误差小，而且行驶速度巧高，具有较富的抗干扰能力。
2 动态汽车衡存在的问题
国内动态汽车衡的研究主要集中在应变式轴重巧。应变轴称重主要应用在计重收费等称重精度要求较高的场合。近年来，高速动态汽车衡技术虽然有逐渐提高的趋势，但在研究过程中还有很多问题待解决，比如测量误差较大，精度低，允许的通行速度比较低，当车辆通过速度较离时，测量误差大，其精度远不能满足使用要求。动态称重时，汽车定速度通过巧台，轮胎作用于巧台时间短，称重传感器的信号输出有延时性，输出的信号不仅包含汽车真实轴重信号，还包括汽车与砰台垂直方向的振动产生的动载荷等干扰信息，这对提取动态汽车衡实真实轴重的信号制造了很大困难。经过几十年的发展，动态称重技术虽然有所提高，但进展缓慢。究其原因，主要是目前动态称重技术研究的局限性，缺乏对动态称重的整体认识。动态汽车衡是个复杂的系统，不能简单侧重于数据处理算法的研究或硬件电路的改进，应强调全方位的认识，以往的研究在提高动态衡精度、减小测量误差还存在以下不足：
（1）对动载荷缺乏完整的分析，没有采用有效的处理方法来消除称重信号中包含的动态载荷对称量过程的影响。
（2）硬件电路抗干扰能力有待加强。
（3）缺乏对称重信号的数据处理更深层次的研究。
（4）目前的动态汽车衡检定方法仍不够科学、规范，有待改进。
3 动态汽车衡的称量误差影响分析
一般，静态称重容易实现高精度测量。因为静态称重时被测车辆在砰台上处于静止或平稳状态，其他干扰几乎没有。而在动态称重时汽车以—定的速度经过巧台，汽车处于运动状态，有很多不确定的因素影响称重结果，如汽车的载荷状况、汽车的振动，车辆行驶速度和行驶状态及路面状况等产生的干扰、硬件电路的电磁干化等，严重影响动态称重的精度。
3.1 动载荷对动态汽车衡称重误差的影响
在动态汽车衡称重过程中，作用在称重台面上的为包括汽车的真实轴重与动载荷。由于动载荷的存在，给动态称重的精度提高增加了很大的困难，造成影响汽车的动态称量误差。
按照汽车行驶过程中引起动载荷的原因的不同，可将动载荷分为：
（1）路面存在不平度引起动载荷。路面的不平整给行驶于其上的汽车一种激励，引起了汽车的振动，并在竖直方向上产生了加速度。地面的不平度是随机的，导致汽车产生的振动是随机振动。
（2）汽车与路面或称重台面的接触产生了动载荷。当汽车在路面上行驶时，对路面施加了外力，此时路面或称重台面在外力作用下发生运动，而运种运动又反过来对汽车造成影响，促进了汽车的振动。
（3）汽车本身因素引起了动载荷。由于汽车在行驶时的发动机偏必转动造成周期振动、轮胎花纹引起周期性振动及变速引起的振动。
经过分析，以上几种动载荷在动态汽车衡称重过程都存在，其中由路面的不平度造成的动载荷是影响动态称重误差的主要因素。在相同车速下，路面的等级越低，产生的振动载荷越大;在相同的路面条件下，车速越高，产生的振动载荷变化越陡。所以我们在日后的动态衡器的使用过程当中要尽量将动态衡器安装在路面平整度好的路况上，对动态汽车衡的称量准确度的提高有很大的帮助。
3.2 硬件电路干扰对动态汽车衡称重误差的影响
动态汽车衡的工作环境可能是恶劣、复杂的，其周围可能充斥着各种干扰，严重影响了动态称重的精度，增了测量误差。影响动态汽车衡的误差因素可能是来自硬件电路的内部与外部的各种电气干扰，读些干扰可能叠加在模拟输入通道的有用信号上，使称重误差加大，特别是在传感器输出信号较微弱的情况下，误差尤为明显。因此，对硬件电路干扰进行分析研究具有十分重要的意义。
硬件电路中可能增大测量误差的因素有：
（1）称重传感器的精度。称重传感器是用来将压力、重量转换成电学量。由于称重传感器的加工工艺水平的限制，使得称重传感器可能存在非线性误差、重复性误差、迟滞性误差等问题。
（2）称重传感器激励电源的稳定性，激励电源稳定性会极大地影响称重传感器输出信号的稳定性。
（3）模拟信号放大器稳定性。称重传感器的输出信号一般非常微弱，因此在进入A/D转换前必须进行信号放大，但是模拟放大器可能存非线性问题，另外可能存在温漂。
（4）A/D参考电压的稳定性。A/D参考电压是模数转换的依据，对转换精度有较大影响。
（5）外部电磁干扰。称重传感器的输出信号非常微弱，极易受到干扰，很可能导致有用的信号被无用的信号给淹没。
（6）线间串巧。当模拟信号电路与数字信号电路距离非常近且平行时，由于供电线路存在电感，当数字电路电流发生变化时，会产一个瞬态电压尖峰，送个电压会串入模拟信号电路。
（7）公共阻抗干扰。如果模拟信号电流在模数公共的电源内阻及地线阻抗上产生压降，这时引入公共阻抗干扰。
4 检定动态汽车衡的注意事项
1.首先检查秤台四周与框架的间隙，防止被异物卡死或堵塞。
2.检查限位间隙并调整，保持无间隙限位，但不能将秤台卡死。
3.检查秤台是否某角压空，需重新垫实。
4. 参考车辆应匀速行驶通过秤台进行检定，禁止在秤台上打方向、踩刹车、加油门。
5.调试时要全面检查动、静态时的各项参数，进行多项调整，效果会更理想。
5 总结
在对动态汽车衡的动力学分析中，侧重于对路面不平度引起的动载荷进行分析，然而在实际情况中，多方面的因素可能引起振动，造成动载荷，其中包括汽车自身的谐振、汽车与巧台的接触作用化及汽车的速度与加速度等。因此应建立更复杂的动力学模型，充分考虑各方面的影响因素， 对动态汽车衡的精度的提高具有千分重要的意义。
参考文献
[1] 鲁新光.动态公路车辆自动衡器检定规程要点解析[J].中国计量.2009（8）.
[2] 雷进.动态公路车辆自动衡器静态试验解[J].衡器.2011.（9）.
[3] 鲁新光.动态公路车辆自动衡器检定方法探讨[J].中国计量.2008（12）.
[4] 苗春发.动态汽车衡结果的不确定度的评定[J].中国计量.2008（10）.
作者简介
韦盛，男，宜州市计量检定测试所，工程师，检定员，从事衡器的检定工作。
[关键词]动态汽车衡;称量误差;分析;研究
中图分类号：TH715.1 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）27-0380-01
1 概述
动态汽车衡是在汽车行驶状态下称出汽车重量的一种称重装置， 其主要由砰台（称重传感器）、轮轴识别器、车辆分离器、动态汽车衡称重仪表、上位机、大屏、地感线圈、地感机、摄像头、声光报警器等组成。与静态汽车衡相比，动态汽车衡不影响公路的正常交通，提离了运输的效率，节省了称重的时间。其称量方法是汽车的轴依次经过称重台面，称重仪表记录各轴的重量并等车辆完全驶出砰台后，将各轴的重量进行累加得到车辆的实际重量。动态汽车衡一般相对静态汽车衡的精度较低，这主要受到路面不平度、汽车速度及加速度的影响。目前国内外一直在研究提高动态称重精度的方法，努力使动态汽车衡器不仅动态称重误差小，而且行驶速度巧高，具有较富的抗干扰能力。
2 动态汽车衡存在的问题
国内动态汽车衡的研究主要集中在应变式轴重巧。应变轴称重主要应用在计重收费等称重精度要求较高的场合。近年来，高速动态汽车衡技术虽然有逐渐提高的趋势，但在研究过程中还有很多问题待解决，比如测量误差较大，精度低，允许的通行速度比较低，当车辆通过速度较离时，测量误差大，其精度远不能满足使用要求。动态称重时，汽车定速度通过巧台，轮胎作用于巧台时间短，称重传感器的信号输出有延时性，输出的信号不仅包含汽车真实轴重信号，还包括汽车与砰台垂直方向的振动产生的动载荷等干扰信息，这对提取动态汽车衡实真实轴重的信号制造了很大困难。经过几十年的发展，动态称重技术虽然有所提高，但进展缓慢。究其原因，主要是目前动态称重技术研究的局限性，缺乏对动态称重的整体认识。动态汽车衡是个复杂的系统，不能简单侧重于数据处理算法的研究或硬件电路的改进，应强调全方位的认识，以往的研究在提高动态衡精度、减小测量误差还存在以下不足：
（1）对动载荷缺乏完整的分析，没有采用有效的处理方法来消除称重信号中包含的动态载荷对称量过程的影响。
（2）硬件电路抗干扰能力有待加强。
（3）缺乏对称重信号的数据处理更深层次的研究。
（4）目前的动态汽车衡检定方法仍不够科学、规范，有待改进。
3 动态汽车衡的称量误差影响分析
一般，静态称重容易实现高精度测量。因为静态称重时被测车辆在砰台上处于静止或平稳状态，其他干扰几乎没有。而在动态称重时汽车以—定的速度经过巧台，汽车处于运动状态，有很多不确定的因素影响称重结果，如汽车的载荷状况、汽车的振动，车辆行驶速度和行驶状态及路面状况等产生的干扰、硬件电路的电磁干化等，严重影响动态称重的精度。
3.1 动载荷对动态汽车衡称重误差的影响
在动态汽车衡称重过程中，作用在称重台面上的为包括汽车的真实轴重与动载荷。由于动载荷的存在，给动态称重的精度提高增加了很大的困难，造成影响汽车的动态称量误差。
按照汽车行驶过程中引起动载荷的原因的不同，可将动载荷分为：
（1）路面存在不平度引起动载荷。路面的不平整给行驶于其上的汽车一种激励，引起了汽车的振动，并在竖直方向上产生了加速度。地面的不平度是随机的，导致汽车产生的振动是随机振动。
（2）汽车与路面或称重台面的接触产生了动载荷。当汽车在路面上行驶时，对路面施加了外力，此时路面或称重台面在外力作用下发生运动，而运种运动又反过来对汽车造成影响，促进了汽车的振动。
（3）汽车本身因素引起了动载荷。由于汽车在行驶时的发动机偏必转动造成周期振动、轮胎花纹引起周期性振动及变速引起的振动。
经过分析，以上几种动载荷在动态汽车衡称重过程都存在，其中由路面的不平度造成的动载荷是影响动态称重误差的主要因素。在相同车速下，路面的等级越低，产生的振动载荷越大;在相同的路面条件下，车速越高，产生的振动载荷变化越陡。所以我们在日后的动态衡器的使用过程当中要尽量将动态衡器安装在路面平整度好的路况上，对动态汽车衡的称量准确度的提高有很大的帮助。
3.2 硬件电路干扰对动态汽车衡称重误差的影响
动态汽车衡的工作环境可能是恶劣、复杂的，其周围可能充斥着各种干扰，严重影响了动态称重的精度，增了测量误差。影响动态汽车衡的误差因素可能是来自硬件电路的内部与外部的各种电气干扰，读些干扰可能叠加在模拟输入通道的有用信号上，使称重误差加大，特别是在传感器输出信号较微弱的情况下，误差尤为明显。因此，对硬件电路干扰进行分析研究具有十分重要的意义。
硬件电路中可能增大测量误差的因素有：
（1）称重传感器的精度。称重传感器是用来将压力、重量转换成电学量。由于称重传感器的加工工艺水平的限制，使得称重传感器可能存在非线性误差、重复性误差、迟滞性误差等问题。
（2）称重传感器激励电源的稳定性，激励电源稳定性会极大地影响称重传感器输出信号的稳定性。
（3）模拟信号放大器稳定性。称重传感器的输出信号一般非常微弱，因此在进入A/D转换前必须进行信号放大，但是模拟放大器可能存非线性问题，另外可能存在温漂。
（4）A/D参考电压的稳定性。A/D参考电压是模数转换的依据，对转换精度有较大影响。
（5）外部电磁干扰。称重传感器的输出信号非常微弱，极易受到干扰，很可能导致有用的信号被无用的信号给淹没。
（6）线间串巧。当模拟信号电路与数字信号电路距离非常近且平行时，由于供电线路存在电感，当数字电路电流发生变化时，会产一个瞬态电压尖峰，送个电压会串入模拟信号电路。
（7）公共阻抗干扰。如果模拟信号电流在模数公共的电源内阻及地线阻抗上产生压降，这时引入公共阻抗干扰。
4 检定动态汽车衡的注意事项
1.首先检查秤台四周与框架的间隙，防止被异物卡死或堵塞。
2.检查限位间隙并调整，保持无间隙限位，但不能将秤台卡死。
3.检查秤台是否某角压空，需重新垫实。
4. 参考车辆应匀速行驶通过秤台进行检定，禁止在秤台上打方向、踩刹车、加油门。
5.调试时要全面检查动、静态时的各项参数，进行多项调整，效果会更理想。
5 总结
在对动态汽车衡的动力学分析中，侧重于对路面不平度引起的动载荷进行分析，然而在实际情况中，多方面的因素可能引起振动，造成动载荷，其中包括汽车自身的谐振、汽车与巧台的接触作用化及汽车的速度与加速度等。因此应建立更复杂的动力学模型，充分考虑各方面的影响因素， 对动态汽车衡的精度的提高具有千分重要的意义。
参考文献
[1] 鲁新光.动态公路车辆自动衡器检定规程要点解析[J].中国计量.2009（8）.
[2] 雷进.动态公路车辆自动衡器静态试验解[J].衡器.2011.（9）.
[3] 鲁新光.动态公路车辆自动衡器检定方法探讨[J].中国计量.2008（12）.
[4] 苗春发.动态汽车衡结果的不确定度的评定[J].中国计量.2008（10）.
作者简介
韦盛，男，宜州市计量检定测试所，工程师，检定员，从事衡器的检定工作。