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Benefits of quartz piezoelectric technology for Weigh In Motion (WIM) systems

Piezoelektrische Quarzkristall-Technologie

Erste Wahl für Weigh In Motion (WIM) Systeme

Zwei Technologien haben sich für die meisten Kraftmessungen durchgesetzt: piezoelektrische Sensoren und Dehnungsmessstreifen (DMS). Die piezoelektrische Quarzkristall-Sensortechnologie hat unübertroffene Vorteile im Bereich der dynamischen Kraftmessung (wenn die zu messenden Kräfte in Bewegung sind oder sich sehr schnell ändern). Weigh In Motion Anwendungen sind dafür ein gutes Beispiel: Fahrzeuge, die mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h und mehr die Sensoren überqueren, erzeugen Kräfte, die sehr schnell auf die Sensoren einwirken; der Sensor kann Lasten von mehreren Tonnen innerhalb von Millisekunden erfassen. Dies ist nur einer von vielen Gründen, die beweisen, dass die piezoelektrische Quarzkristall-Technologie weitaus größere Vorteile hat als die Dehnmessstreifen-Methode. Worin genau besteht der Vorteil piezoelektrischer Quarzkristall-Sensoren gegenüber Dehnungsmessstreifen?

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

Installationstiefe für Straßen

Piezoelektrische Quarzsensoren, die in Weigh In Motion Anwendungen eingesetzt werden, sind weniger komplex aufgebaut als Dehnmessstreifen, deshalb kleiner und kompakter. Sie lassen sich somit einfacher unter der Straßenoberfläche installieren. Da sie sich in einer Tiefe von nur 55 mm (2,17 Zoll), unterhalb des Straßenbelags installieren lassen, können die Arbeiten meistens innerhalb von ein bis zwei Tagen abgeschlossen werden, wobei der Verkehrsfluss nur geringfügig unterbrochen werden muss. Im Gegensatz dazu muss man im Fall von Dehnungsmesstreifen zu größeren Sensoren greifen, um Spannungen zu reduzieren. Und so merkt auch das U.S. Department of Transportation in seinem "Weigh-In-Motion Pocket Guide" an: "Die aktuelle Empfehlung für die Installation von Dehnungsmessstreifen besagt, dass Kanäle mit einer Tiefe von 3 Zoll (= 76 mm) in den Straßenbelag geschnitten werden müssen. Diese Vorgabe für die Installation beschränkt den Einsatz von Dehnungsmessstreifen für dünne Straßenbeläge." Kistler bietet hierzu auch einen neuen Service "Structural Road Analysis" (SRA) – speziell um Kunden dabei zu helfen, die für die Installation ihres WIM Systems geeignetsten Lagen zu identifizieren und zu qualifizieren. Erfahren Sie mehr hier.

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

Dauerfestigkeit und Robustheit

Piezoelektrische Quarzsensoren verfügen über eine ausgewiesene Lebensdauer von mehr als fünf Jahren. In den USA, wo die WIM-Technologie von Kister in 43 Staaten im Einsatz ist, wurden im Jahr 2003 die ersten piezoelektrischen Quarzsensoren installiert – das System arbeitet heute noch mit denselben Sensoren! Eine Lebensdauer von zehn und mehr Jahren ist nicht unüblich – es gibt eine Vielzahl von Beispielen, die unseren Kunden zeigen, dass piezoelektrische Quarzsensoren eine gute Investition sind. Außerdem verfügen diese über einen hohen Überlastschutz: Die Struktur eines einzigen Sensors übersteht Lasten von 30 Tonnen und mehr für kurze Zeit unbeschadet. Im Gegensatz dazu kann die Streckgrenze von Metallen (wie von Kupfer-Nickel-Legierungen), die in Dehnungsmesstreifen eingesetzt werden, nicht unendlich ausgedehnt werden. Dies ist einer von mehreren Gründen dafür, warum diese von Materialermüdung und begrenzter Lebensdauer betroffen sind.

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

Breiter Messbereich

Der wohl bekannteste Vorteil piezoelektrischer Quarzsensor-Technologie besteht in ihrem breiten Messbereich. Unter der gleichbleibenden Messempfindlichkeit piezoelektrischer Quarzkristall-Technologie versteht man, dass das Gewicht eines jeden Fahrzeugs, das die WIM-Stelle überquert, ob LKW, PKW oder Fahrrad, mit derselben Präzision gemessen wird. Viele piezoelektrische Materialien zeichnen sich durch eine hohe Elastizität aus; piezoelektrische Quarzmesselemente weisen nahezu Null Abweichungen auf. Sie verfügen über eine extrem hohe Eigenfrequenz sowie Linearität über einen breiten Amplitudenbereich hinweg. Piezoelektrische Quarzkristall-Technologie ist auch unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Feldern und Strahlung. Dehnungsmessstreifen erzielen nur dann vergleichbare Messbereiche und -leistungen, wenn eine wesentlich komplexere Konstruktion implementiert wird – somit sind Kraftaufnehmer dieser Art sehr schwer und schwierig zu handhaben. Obwohl Dehnungsmessstreifen bei extrem großen Kräften eine gute Leistung erbringen, nimmt ihre Effizienz in Bezug auf leichtere Fahrzeuge rapide ab. Mehr hierzu: Lineas Quarz Sensor Datenblatt.

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

Vollständig überwachter Produktionsprozess

Als führender Anbieter piezoelektrischer Quarzkristall-Messtechnik haben wir an unserem Hauptsitz in der Schweiz die volle Kontrolle über den gesamten Fertigungsprozess. Scheibenförmige Kristalle von der Größe einer Kontaktlinse werden über die ganze Länge des Sensors verbaut – die Kristalle züchten wir selbst nach einer patentierten Formel. Hochqualifizierte Spezialisten stellen ausgerüstet mit Spezialanlagen sicher, dass potenzielle Fehlerquellen so früh wie möglich ausgeschlossen werden. Die intensive Endprüfung des Sensors umfasst die Überprüfung auf Dichtigkeit und verschiedene Funktiodstest. Auf der Kalibrieranlage wird die gleichmäßige Empfindlichkeit über die gesamte Länge des Sensors sichergestellt. Bisher wurden für Weigh In Motion inhouse mehr als 50 000 Lineas Sensoren gefertigt und von unserer Produktion in Winterthur, Schweiz, ausgeliefert. Systeme auf der Grundlage von Lineas Sensoren werden regelmäßig global in Bezug auf Präzision, Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Nutzerfreundlichkeit gebenchmarkt. Erfahren Sie mehr über die Fertigung unserer Sensoren.

Kistler provides value-added service for its Weigh In Motion (WIM) systems worldwide.

Globaler Service und Support

Kistler bietet ein umfangreiches Portfolio an mehrwertorientierten Services, um die Nutzung und Lebensdauer der auf der piezoelektrischen Quarzkristall-Technologie basierenden WIM-Systeme weiter zu verbessern. Unser Ziel: Ihnen den Rundum-Sorglos-Betrieb über die gesamte Nutzungsdauer einer jeden WIM-Installation zu ermöglichen. Wir unterstützen Sie dabei, die beste Lage für die Systeminstallation zu bestimmen. Wir bieten Ihnen Trainings und Zertifizierungen für Ihre Mitarbeiter an, damit diese selbst professionelle Installationen ausführen können. Unsere Dienstleistungen beinhalten auch Kalibrierungen und Optimierungen, um maximale Messgenauigkeit sicherzustellen und Garantieverlängerungen von bis zu fünf Jahren, um zu gewährleisten, dass das System zuverlässig und mit minimalen Betriebskosten arbeitet. Die Installation von piezoelektrischen Quarzsensoren in mehr als 50 Ländern hat gezeigt, dass wir auch lokal Support für Systemintegratoren anderer Firmen leisten können, sofern diese seitens der Regierungen oder Straßenbetreiber autorisiert sind. Dank unserer Präsenz in mehr als 60 Ländern sind wir hervorragend aufgestellt, um global vor Ort Support bei der Installation zu leisten sowie weitere Weigh In Motion Services anzubieten. Entdecken Sie unsere WIM Services.