[发明专利]一种压电阵列监测车辆车速和载重的方法

权利要求书

1.一种压电阵列监测车辆车速和载重的方法，其特征在于：在公路路面沿汽车行驶方向间隔埋置两列平行的压电阵列，两列压电阵列中设有数量相同的压电骨料单元，两列压电阵列中压电骨料单元之间均匀间隔布置且具有相同的间隔距离，包括前置压电阵列和后置压电阵列，其中，

前置压电阵列中包括Q₁、……、Q_i、……、Q_N N个压电骨料单元；

后置压电阵列中包括H₁、……、H_j、……、H_NN个压电骨料单元，

其中，1≤i≤N、1≤j≤N，i、j、N均为正整数，序列号Q_i的前置压电骨料单元与序列号为H_i的后置压电骨料单元之间连线与公路汽车行驶方向平行；

所述压电阵列中所有的压电骨料单元分别与信号采集系统并联连接，信号采集系统通过数据线导入处理系统；

处理系统根据时间参数获得车辆的行驶车速，具体是：若车辆通过前置压电阵列的时间点为T₁，通过后置压电阵列的时间点为T₂，并且判定车辆沿直线行驶；

则车辆的行驶速度为v＝S/Δt，其中，S为两列压电骨料的间隔距离，Δt＝T₁-T₂；

处理系统根据车辆驶过压电阵列上方产生的电压大小，获得车辆的载重。

2.根据权利要求1所述的压电阵列监测车辆车速和载重的方法，其特征在于：判断车辆是否沿直线行驶具体是：

若车辆通过压电骨料单元Q_i时间点为T₁，通过压电骨料单元H_j时间点为T₂，满足|i-j|<K，其中，K为小于等于3的正整数，则判定车辆沿直线行驶。

3.根据权利要求1所述的压电阵列监测车辆车速和载重的方法，其特征在于：前置压电阵列和后置压电阵列之间的间隔距离S为2～3m。

4.根据权利要求1所述的压电阵列监测车辆车速和载重的方法，其特征在于：压电阵列中每两个压电骨料单元之间的间隔距离是5～8cm。

5.根据权利要求1所述的压电阵列监测车辆车速和载重的方法，其特征在于，每个所述压电骨料单元均由柔性压电薄膜通过环氧树脂/水泥复合物封装后制得。

6.根据权利要求5所述压电阵列监测车辆车速和载重的方法，其特征在于：所述柔性压电薄膜为锆钛酸铅纳米纤维、导电相以及聚二甲基硅氧烷按质量比10：0.5：100～10：2：100均匀混合，在ITO薄膜基底上制备的复合压电材料，其中锆钛酸铅纳米纤维是通过配置溶胶凝胶，静电纺丝制备纤维、热处理之后得到。

7.根据权利要求5所述压电阵列监测车辆车速和载重的方法，其特征在于：

每个柔性压电薄膜的尺寸为1cm*1cm*0.1cm；通过环氧树脂/水泥复合物封装后制得的每个所述压电骨料单元均是尺寸为长1.6cm、宽1.6cm、厚0.6cm的长方体结构，压电骨料单元封装材料为环氧树脂、水泥、固化剂按质量比1：2：1～1：3：1制得。

8.根据权利要求1所述的压电阵列监测车辆车速和载重的方法，其特征在于，在路面切割出两列压电骨料单元放置孔，每个压电骨料放置孔内埋置一个压电骨料单元，每个压电骨料单元的信号输出端口连接有引出线，引出线延伸至道路外与信号采集系统并联连接，且露出的引出线为具有防水防腐蚀保护层的同轴线缆，随后用混凝土掩盖进行养护。

9.根据权利要求8所述的压电阵列监测车辆车速和载重的方法，其特征在于，每个所述压电骨料单元的尺寸均为长1.6cm、宽1.6cm、厚0.6cm，每两个压电骨料放置孔之间的孔间距不小于5cm，在公路上的埋置深度为2～3cm。