[0029] 下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。
[0030] 如图1和2所示，一种基于压电悬臂梁的动态称重装置，包括外壳、弹性元件4、力传递块5、悬臂梁6、质量块7、机械诱导机构8、蓄电模块和无线传输模块。悬臂梁6采用金属片，一端受力能够发生变形和振动。外壳的内部中空设置。外壳包括由上之下依次排列，且通过四个角落的上的螺栓11固连的上盖体1、中套壳2和下基座3。外壳包围住其它的大部分零部件。该基于压电悬臂梁的动态称重装置安装在开设在路面上的安装槽内。下基座3与路面上的安装槽固定。上盖体1的顶面与路面平齐。
[0031] 上盖体1的底部设置有第一碗形凹槽，且第一碗形凹槽内的转折处设置有倒角14；上盖体1的底面上固定有弹性元件4和力传递块5。力传递块5位于弹性元件4的下侧。力传递块5的顶面上设置有第二碗形凹槽，且第二碗形凹槽内的转折处设置有倒角14；弹性元件4的顶部边缘与底部边缘处均设置有倒角；弹性元件4顶部的倒角与上盖体1上的第一碗形凹槽内的倒角14接触，弹性元件4底部的倒角与力传递块5上的第二碗形凹槽内的倒角接触，形成定心结构。所述定心结构能很好地将垂直力集中在轴心位置，有利于力的传递。
[0032] 弹性元件4采用天然或合成橡胶或弹性塑料；力传递块5的边缘处与外壳的内壁在水平方向上留有间隙13。在车辆快速通过本发明时会产生水平剪切力，过大的水平剪切力容易对本发明造成损坏。间隙13的存在能允许上盖体1、中套壳2和力传递块5相对于彼此有一定的运动自由度，能减轻水平剪切力所带来的损坏，这也归功于由天然或合成橡胶或弹性塑料制成的弹性元件4的弹性。
[0033] 中套壳2的顶端的其中三条边缘上均开有让位槽。力传递块5的底面开设有三条限位槽；三条限位槽与中套壳2上的三条让位槽分别对齐。三条悬臂梁6分别穿过中套壳2上的三条让位槽；三条悬臂梁6的内端分别嵌入力传递块5底面的三条限位槽。三条悬臂梁6的外端与路面上的安装槽的其中三个侧面分别固定。所以力传递块5整体是搭在悬臂梁6上的，可以充当悬臂梁6自由端的质量块。让位槽的宽度大于悬臂梁6的厚度，使得悬臂梁6不会与外壳直接接触。三条悬臂梁6相互靠近且互不接触。
[0034] 机械诱导机构8安装在外壳内腔的底部，包括弹簧9和阻尼元件10；阻尼元件10固定在外壳内腔底部的中心位置；弹簧9套置在阻尼元件10的外侧；质量块7粘贴固定在阻尼元件10的顶端。弹簧9的顶端抵住质量块7的底面。三条悬臂梁6的内端端部均位于质量块7的上方。其中一根悬臂梁6的上下侧面上均设置有压电层12；压电层12没有完全覆盖在悬臂梁6上，压电层12比悬臂梁6短，从压电悬臂梁12固定端覆盖到自由端但没有到达自由端末端，使得压电层12与质量块不重叠(即压电层12与质量块在水平面上的投影不相交)，这在一定程度上缓解了PZT‑5H材料易破碎，不能承受较大的应变，尤其是在载荷的作用下，容易产生疲劳裂纹和脆性断裂的情况。压电层12选用机电耦合系数、相对介电系数、压电电压系数都较大和压电应变常数较小的PZT‑5H。作为一种替换方案：考虑到耐老化和耐腐蚀，选用SUS301作为悬臂梁6的金属基板材料，SUS301金属基板具有较好的导电性能，同等工况下可以产生更大的形变。
[0035] 质量块7与悬臂梁6的内端之间有一定间隙，悬臂梁6振动时会发生碰撞，通过这种方式引入了一种机械碰撞力，大量研究表明，所述机械碰撞力可以对悬臂梁12的固有频率进行调节，使其固有频率与周围环境激励频率一致，提高谐振效率从而增强压电悬臂梁12的发电性能。在谐振频率时，压电悬臂梁12与力传递块5、质量块7发生碰撞，从而使力传递块5、弹性元件4和弹簧9、阻尼元件10在竖直方向上产生远离悬臂梁6的运动。当车辆行驶过以后，外界激励发生变化导致悬臂梁6振幅减小时，由于弹性元件4和弹簧9的反作用力，大幅度降低悬臂梁6振幅减小的速度，继而发生持续碰撞，周而复始，起到提高压电悬臂梁12俘能的效果。
[0036] 研究发现随着车速的增加，悬臂梁6的振幅也在增大，但速度超过80km/h后，振幅增加幅度减小，这说明速度达到一定值后，车速如果继续增加，其对本发明的振动幅值影响越来越小，由此选用车速为80km/h时的情况作为参考。此时车辆对道路环境产生的频率为2Hz左右，为达到共振的效果，设计悬臂梁6的结构参数为100m×25mm×0.2mm，质量块7的结构参数为30mm×30mm×25mm，这时悬臂梁6的固有频率接近2Hz，与环境频率误差不足5％，可以达到在环境频率在2Hz左右时悬臂梁6出现最大振幅值。通过对弹性元件4的弹性系数、弹簧9的刚度系数和阻尼元件10的阻尼系数等结构参数的设计，使其固有频率与悬臂梁6的固有频率一致。
[0037] 单悬臂梁结构的频带宽度不到1Hz，而在实际的道路上，不同载重的不同车辆以不同速度经过本发明时，其周围环境的振动频率存在一定范围的波动，不能满足实际应用需求。因此频带的扩展很重要。为扩展频带宽度，本发明采用了一种多悬臂梁结构。研究表明，当车辆驶过道路时，对道路产生的一阶固有模态为2Hz左右，确定了其振动状态属于低频振动，针对本发明而言，在低频振动环境下，一阶和二阶频率的任一频率下，悬臂梁6的振幅表现为一阶与二阶振型的线性叠加，只要在一阶或二阶频率处悬臂梁6是竖直方向上振动，位于两频率之间的任一频率的悬臂梁6的振动方向也会接近于竖直方向，通过这种方式，可以实现一阶和二阶谐振频率之间任一频率下振动时，带有悬臂梁6上的压电层都能工作产生电能，从而实现频带宽度的扩宽。
[0038] 压电层12的输出信号连接到无线传输模块的输入接口；无线传输模块与上位机无线通信。蓄电模块包括稳压模块和电池。压电层12的持续输出的信号通过稳压模块转化为稳定电压后为电池充电。电池为无线传输模块供电。
[0039] 作为一种优选的实施方案，外壳的顶部固定有补偿板；补偿板的面积大于外壳的顶面，且小于路面上的安装槽截面积，用于减小路面上的间隙，使得车辆行驶更加稳定。
[0040] 作为一种优选的实施方案，多个动态称重装置沿着路面宽度方向依次排列，从而保证车辆的各个车轮均能通过动态称重装置的上方，完成称重。
[0041] 该基于多悬臂梁结构的动态称重装置及其称重方法，具体步骤如下：
[0042] 当路面上的车辆行驶过时，压力依次通过上盖体1、弹性元件4和力传递块5作用在各悬臂梁6上；各悬臂梁6发生弯曲变形，带有压电层的那条悬臂梁6上的压电层受力产生压电信号，并传输到无线传输模块；无线传输模块将检测到压电信号的第一个峰值发送给上位机；上位机根据接受到的峰值数据判断通过的车辆重量。
[0043] 同时，在各悬臂梁6振动的过程中，各悬臂梁6的内端重复碰撞下方的质量块7；质量块7和机械诱导机构8随之发生振动；在各悬臂梁6的振动衰减时，上下振动的质量块7持续碰撞悬臂梁6，使得悬臂梁6保持更长时间的振动；带压电层的悬臂梁在振动的过程中，压电层持续产生压电信号，该压电信号通过稳压模块后为电池充电，从而实现了动态称重装置的自供能，省去了为称重设备铺设功能线路所产生的高昂成本。
