يُسبب تجاوز الحمولة الزائدة للمركبات على الطرق السريعة أضرارًا جسيمة لأسطح الطرق، ويُشكل خطرًا كبيرًا على السلامة، وهي مشكلة خطيرة للغاية في بلدنا، حيث تُعزى 70% من حوادث السلامة على الطرق إلى تجاوز الحمولة الزائدة للمركبات وحدودها. ويؤدي هذا إلى خسائر اقتصادية مباشرة تُقدر بنحو 3 مليارات يوان صيني، بينما تتجاوز الخسائر الناجمة عن تجاوز الحمولة الزائدة للمركبات وحدودها على الطرق السريعة 30 مليار يوان صيني سنويًا. لذا، من الأهمية بمكان مراقبة المركبات ذات الحمولة الزائدة والإشراف عليها على الطرق السريعة.
بهدف تنظيم حمولة المركبات الزائدة دون تعطيل حركة المرور، ظهر نظام الوزن الديناميكي للطرق السريعة (WIM). يستخدم هذا النظام مستشعرات كوارتز كهرضغطية لقياس وزن المركبات بسرعة أثناء مرورها على سطح الطريق بسرعات عالية (أقل من 120 كم/ساعة)، ثم يُشغّل كاميرات المراقبة للتصوير.
صُممت مستشعرات الكوارتز من Enviko خصيصًا لأجهزة استشعار الكوارتز الكهرضغطية منخفضة التكلفة وعالية الأداء، والمخصصة لقياس الوزن الديناميكي للطرق السريعة وحماية الجسور. صُنعت هذه المستشعرات من سبائك ألومنيوم عالية القوة ومصنوعة بدقة عالية، وتتميز بمقاومة عالية للضغط والشد والانحناء والقص والإجهاد. وبفضل المعالجة بالشيخوخة، تحافظ هذه المستشعرات على ثبات حساسيتها لعقود.
تحافظ مستشعرات الكوارتز من Enviko، المملوءة داخليًا بمعجون عازل مرن خاص، على ضغط داخلي ثابت، وتمنع الرطوبة بشكل فعال، مع قيمة معاوقة عزل نموذجية تبلغ 200GΩ.
عند مرور المركبات، تضغط العجلات على سطح المستشعر، مما يؤدي إلى توليد شحنة من بلورات الكوارتز داخله نتيجةً للتأثير الكهروضغطي. ثم تُضخَّم هذه الشحنة بواسطة مُضخِّم شحنة خارجي إلى إشارة جهد تتناسب طرديًا مع الضغط المُطبَّق على المستشعر. بحساب إشارة الضغط، يُمكن الحصول على وزن كل عجلة، وبالتالي الوزن الإجمالي للمركبة.
تظل خاصية نسبة الضغط إلى الشحنة في مستشعرات الكوارتز الكهرضغطية ثابتة بغض النظر عن درجة الحرارة والوقت وحجم الحمل وسرعته. لذلك، حتى عند مرور المركبات بسرعات عالية فوق سطح القياس، تحافظ مستشعرات الكوارتز على دقة قياس عالية.
بعد تثبيت أجهزة استشعار WIM على سطح الطريق، فإنها تتعرض لأشعة الشمس والمطر وضغط العجلات، مما يجعل اختبار الموثوقية أمرًا بالغ الأهمية.
اختبار دورة درجة الحرارة والرطوبة:
تُوضع المستشعرات ذات الأسطح الحاملة في حجرة اختبار بيئية لاختبارات درجة الحرارة والرطوبة الدورية من -40 إلى 85 درجة مئوية لمدة 500 ساعة. خلال الاختبار، يجب ألا تقل معاوقة العزل للمستشعرات عن 100 جيجا أوم. بعد اختبار درجة الحرارة والرطوبة الدورية، تخضع المستشعرات لاختبار حماية العزل واختبار حمل التعب.
اختبار حمل التعب:
يُطبّق اختبار إجهاد الحمل ضغطًا دوريًا قدره 6000 نيوتن باستخدام رأس ضغط فولاذي بعرض 50 مم × 50 مم في ثلاثة مواضع على طرفي المستشعر ومنتصفه، مع تحميل وتفريغ مرة واحدة في الثانية، بإجمالي مليون حمل إجهاد. يجب أن يكون تباين الحساسية لمواضع اختبار التحميل أقل من 0.5%، ويجب ألا يكون هناك أي تلف أو انفصال في سطح المحمل.
حماية العزل:
يتضمن اختبار حماية العزل غمر المستشعر بالكامل في الماء، مع تغيير درجة الحرارة بين درجة حرارة الغرفة و80 درجة مئوية، بمدة اختبار إجمالية تبلغ 1000 ساعة. يجب ألا تقل مقاومة عزل المستشعر عن 100GΩ طوال فترة الاختبار.
تُعد خطية إشارات مستشعر الكوارتز الكهرضغطي مؤشرًا بالغ الأهمية لعمليات التصنيع ودقتها. تضمن مستشعرات الكوارتز الكهرضغطية الممتازة نسبة FSO أقل من 0.5% على كامل النطاق. بالنسبة لمستشعرات WIM، يجب ألا يتجاوز خطأ الحساسية في أي موضع على طول المستشعر 2%. لذلك، تُعد معدات اختبار الحساسية الدقيقة والصارمة ضرورية لتصنيع المستشعرات.
يقيس منحنى خصائص التحميل منحنى القوة والشحنة وخطأ الخطية (%FSO) أثناء التحميل والتفريغ بعرض 100 مم لرأس التحميل المطبق على المستشعر في أي موضع.
يقيس منحنى خاصية تسطيح الإشارة قيمة الحساسية أثناء التحميل على طول اتجاه المستشعر (بدون سطح المحمل) باستخدام رأس ضغط بعرض 50 مم بقوة 8000 نيوتن، مع قيم الحساسية التي تم الحصول عليها عند كل نقطة اختبار تحميل تستخدم لحساب تسطيح الإشارة على طول اتجاه المستشعر.
ومع ذلك، يتعمد بعض المصنّعين استخدام رأس ضغط تحميل بعرض 250 مم لاختبار استواء الإشارة، وهو ما يعادل 5 أضعاف متوسط منحنى الخصائص، مما يؤدي إلى دقة زائفة بنسبة 1%. فقط الإشارات المُحصّلة من قياسات التحميل باستخدام رأس ضغط بعرض 50 مم هي التي تعكس دقة وجودة المستشعر.
شركة إنفيكو للتكنولوجيا المحدودة
E-mail: info@enviko-tech.com
https://www.envikotech.com
مكتب تشنغدو: رقم 2004، الوحدة 1، المبنى 2، رقم 158، شارع تيانفو الرابع، المنطقة التكنولوجية المتقدمة، تشنغدو
مكتب هونج كونج: الطابق الثامن، مبنى تشيونج وانج، شارع سان ووي رقم 251، هونج كونج
المصنع: المبنى 36، المنطقة الصناعية جينجيالين، مدينة ميانيانغ، مقاطعة سيتشوان
وقت النشر: ٨ أبريل ٢٠٢٤
