Dom/Zalety technologii piezoelektrycznej kwarcu w systemach WIM Weigh In Motion

Kwarcowa technologia piezoelektryczna

Benefits of quartz piezoelectric technology for Weigh In Motion (WIM) systems
Najlepsze rozwiązanie dla systemów ważenia dynamicznego (WIM)

Istnieją dwa sprawdzone podejścia do pomiaru sił: technologia kwarcowych czujników piezoelektrycznych oraz metoda tensometryczna. W przypadku pomiarów sił dynamicznych (gdy mierzone siły poruszają się lub zmieniają bardzo szybko) kwarcowa technologia piezoelektryczna wykazuje niezrównane zalety. Dobrym przykładem są tu zastosowania ważenia dynamicznego (Weigh In Motion): pojazdy przejeżdżające nad czujnikami z prędkością 100 km/h lub większą generują bardzo szybkie uderzenia siły, a czujnik może być narażony na obciążenia rzędu kilku ton w ciągu milisekund. To tylko jeden z wielu powodów, które dowodzą, że technologia piezoelektryczna kwarcu oferuje znacznie większe korzyści niż metoda tensometryczna. Jakie są dokładne powody, dla których w systemie WIM preferuje się kwarcową technologię piezoelektryczną zamiast tensometrów?

Shallow installation depth of quartz PE sensors in Kistler Weigh In Motion (WIM) system.

Głębokość instalacji w jezdni

Kwarcowe czujniki piezoelektryczne do zastosowań w systemach ważenia dynamicznego WIM są mniej skomplikowane konstrukcyjnie niż tensometry, dzięki czemu są mniejsze i bardziej kompaktowe. Zmniejsza to nakład pracy potrzebny do ich zainstalowania w nawierzchni autostrady: można je zamontować w nawierzchni jezdni na głębokości zaledwie 55 mm (2,17 cala), więc prace można zazwyczaj zakończyć w ciągu jednego lub dwóch dni, minimalnie zakłócając ruch drogowy. Z drugiej strony, aby zmniejszyć naprężenia, konieczne jest zwiększenie wymiarów tensometrów – i, jak zauważa Departament Transportu Stanów Zjednoczonych w swoim „Weigh-In-Motion Pocket Guide” (Przewodniku kieszonkowym dotyczącym ważenia dynamicznego): „Obecnie zaleca się montaż czujników tensometrycznych w kanałach o głębokości 3 cali (= 76 mm) wyciętych w nawierzchni. Ten wymóg instalacyjny ogranicza możliwość zastosowania czujników tensometrycznych w przypadku cienkich nawierzchni”. Firma Kistler oferuje również nową usługę – analizę strukturalną dróg (SRA) – aby pomóc klientom w identyfikacji i kwalifikacji najbardziej odpowiednich lokalizacji do instalacji systemów WIM.

Quartz piezoelectric sensors in the Weigh In Motion (WIM) system from Kistler are durable and robust.

Trwałość i wytrzymałość

Kwarcowe czujniki piezoelektryczne mają sprawdzoną standardową żywotność wynoszącą ponad pięć lat. W Stanach Zjednoczonych, gdzie technologia Kistler WIM jest stosowana w 43 stanach, pierwsze kwarcowe czujniki PE zostały zainstalowane w 2003 roku – i system nadal działa z tymi samymi czujnikami! Okres użytkowania wynoszący dziesięć lub więcej lat nie jest niczym niezwykłym, więc mamy bogate doświadczenie pokazujące, że krwarcowe czujniki piezoelektryczne oferują naszym klientom doskonały stosunek jakości do ceny. Posiadają one również zabezpieczenie przed przeciążeniem. Konstrukcja pojedynczego czujnika może wytrzymać obciążenia osiowe wynoszące 30 ton lub nawet więcej przez krótki czas. Natomiast granica plastyczności/granica sprężystości metali (takich jak konstantan) stosowanych w tensometrach nie może być rozszerzona do nieskończoności i jest to jedna z kilku przyczyn, dla których ulegają one zmęczeniu, a ich żywotność jest ograniczona.

The quartz PE technology in Weigh In Motion (WIM) systems from Kistler offers a wide measuring range.

Wide measuring range

Probably the best-known advantage of quartz piezoelectric sensor technology is its wide measuring range. In other words, the consistent sensitivity of quartz piezoelectric technology means that trucks, cars and even bikes passing the WIM site will have their weight measured and recorded with equal accuracy. Many piezoelectric materials feature a high modulus of elasticity; quartz PE sensing elements show almost zero deflection, and the sensors benefit from extremely high natural frequency and excellent linearity over a wide amplitude range. Quartz piezoelectric technology is also insensitive to electromagnetic fields and radiation. Strain gauges can only achieve comparable measuring ranges and performance if a much more complicated design is implemented – so load cells of this type are heavy and difficult to handle. And although strain gauges perform well at the maximum end of the weight scale, their efficiency decreases sharply for lighter vehicles.

Kistler Weigh In Motion (WIM) systems based on quartz PE technology are made in Switzerland.

W pełni kontrolowany proces produkcji

Jako wiodący dostawca technologii pomiarowej opartej na piezoelektrycznych kryształach kwarcowych, mamy pełną kontrolę nad całym procesem produkcyjnym w naszej szwajcarskiej siedzibie. Kryształy w kształcie dysku, wielkości soczewki kontaktowej, są instalowane na całej długości czujnika – firma Kistler posiada nawet własny zakład, w którym hoduje kryształy według własnej receptury. Najnowocześniejszy sprzęt produkcyjny obsługiwany przez wysoko wykwalifikowanych specjalistów zapewnia wyeliminowanie potencjalnych źródeł błędów na jak najwcześniejszym etapie; szczegółowe kontrole końcowe obejmują sprawdzenie szczelności i różne testy funkcjonalne; jednolita czułość na całej długości czujnika jest weryfikowana w systemie kalibracyjnym. Ponad 50 000 czujników Lineas do ważenia w ruchu (WIM) zostało już wyprodukowanych we własnym zakresie i wysłanych z naszego zakładu w Winterthur w Szwajcarii. Systemy oparte na czujnikach Lineas regularnie wyznaczają światowe standardy w zakresie dokładności, niezawodności, trwałości i łatwości obsługi.

The entire installation and commissioning of the two WIM stations was completed in just three days during summer 2018.

Globalne wsparcie i serwis

Kistler oferuje portfolio usług o wartości dodanej, które zwiększają możliwości użytkowania i żywotność systemów WIM opartych na kwarcowej technologii piezoelektrycznej. Naszym celem jest zapewnienie użytkownikom bezproblemowego korzystania z każdego zainstalowanego systemu WIM przez cały okres jego eksploatacji. Pomagamy w wyborze najlepszej lokalizacji dla instalacji systemu, a także zapewniamy szkolenia i certyfikaty, dzięki którym pracownicy klienta mogą samodzielnie wykonywać instalacje o wysokiej jakości. Nasze usługi obejmują również kalibrację i optymalizację w celu zapewnienia maksymalnej dokładności oraz przedłużenie gwarancji do pięciu lat, aby zagwarantować niezawodne działanie systemu przy minimalnych kosztach eksploatacji. Instalacje kwarcowych czujników piezoelektrycznych w ponad 50 krajach na wszystkich kontynentach dowodzą, że możemy zapewnić lokalne wsparcie dla integratorów systemów autoryzowanych przez rządy lub operatorów dróg. Dzięki obecności w ponad 60 krajach firma Kistler ma doskonałą pozycję, aby zapewnić wsparcie instalacyjne na miejscu oraz dodatkowe usługi dla systemów WIM na całym świecie.