一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及的一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)主要由機(jī)械光柵傳感裝置、光纖光柵解調(diào)設(shè)備、系統(tǒng)信息平臺(tái)三部分組成，其中機(jī)械光柵傳感裝置用于承載車(chē)輛的載重，將車(chē)輛的有關(guān)信息轉(zhuǎn)化為光纖光柵傳感器波長(zhǎng)偏移；光纖光柵解調(diào)設(shè)備通過(guò)內(nèi)部算法將波長(zhǎng)偏移量解調(diào)為車(chē)輛的相關(guān)信息；系統(tǒng)信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛相關(guān)信息的顯示、存儲(chǔ)和管理。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，檢測(cè)精度高，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)不同車(chē)輛的相關(guān)信息，輔助道路管理人員完成車(chē)輛的超載預(yù)判、橋梁的超載報(bào)警以及隧道保護(hù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于公路管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)，是一種主要用于檢測(cè)車(chē)輛軸重、輪距、軸距、車(chē)速以及實(shí)現(xiàn)車(chē)型識(shí)別的系統(tǒng)，屬于自動(dòng)檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得交通運(yùn)輸呈現(xiàn)出“大流量、重載和渠化交通”的特點(diǎn)。車(chē)輛載荷增大以及超載問(wèn)題的大量存在致使公路路面嚴(yán)重?fù)p毀，橋梁壽命加快縮短，交通事故頻發(fā)。按照汽車(chē)軸載質(zhì)量與路面之間關(guān)系的“四次方原則”可知軸載增大2倍，路面的損壞將增大到原來(lái)的16倍左右，致使每年公路橋梁的維護(hù)費(fèi)用增加。雖然引起公路橋梁損壞的原因有很多，但重載以及超載問(wèn)題是引起損壞的最主要原因。
[0003]針對(duì)重載和超載問(wèn)題采取的主要手段有高速公路進(jìn)出口的計(jì)重收費(fèi)和超限監(jiān)測(cè)站，在這些治超站通常利用電阻應(yīng)變片技術(shù)制成稱(chēng)重臺(tái)、彎板等測(cè)量設(shè)備進(jìn)行車(chē)輛計(jì)重。由于應(yīng)變片等傳感器屬于有源器件，易受路面環(huán)境、電磁干擾、外界氣候等的影響，造成稱(chēng)重結(jié)構(gòu)工作環(huán)境惡劣，精度下降，很容易造成系統(tǒng)的失效。而光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾強(qiáng)、電絕緣性好、耐腐蝕能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用逐漸增多，因此發(fā)明一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)是非常有必要的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于此，本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，發(fā)明了一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)，它能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量車(chē)輛的軸重、輪距、車(chē)速、車(chē)型等信息。該系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，光纖光柵傳感器靈敏度高，光柵解調(diào)儀解調(diào)精度高，整機(jī)穩(wěn)定性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好、抗干擾性強(qiáng)。
[0005]本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由機(jī)械光柵傳感裝置、光纖光柵解調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)信息平臺(tái)三部分依次連接組成:
[0006]機(jī)械光柵傳感裝置，用于承載車(chē)輛的載重，將車(chē)輛的有關(guān)信息轉(zhuǎn)化為光纖光柵傳感陣列的波長(zhǎng)偏移；
[0007]光纖光柵解調(diào)設(shè)備，用于通過(guò)內(nèi)置解調(diào)算法將波長(zhǎng)偏移量解調(diào)為車(chē)輛的相關(guān)信息;
[0008]系統(tǒng)軟件平臺(tái)，用于實(shí)現(xiàn)車(chē)輛相關(guān)信息的顯示、存儲(chǔ)和管理。
[0009]進(jìn)一步的，所述機(jī)械光柵傳感裝置由承載板、限位裝置、等強(qiáng)度懸臂梁、光纖光柵陣列、外箱組成。
[0010]進(jìn)一步的，所述光纖光柵解調(diào)設(shè)備由寬帶光源、光隔離器、耦合器、F-P濾波器、光電轉(zhuǎn)化器、A/D轉(zhuǎn)換器、ARM、D/A轉(zhuǎn)換器、FC/APC接頭組成。
[0011 ]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，基于光纖光柵傳感技術(shù)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0012]該系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，光纖光柵傳感器靈敏度高，光柵解調(diào)儀解調(diào)精度高，整機(jī)穩(wěn)定性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好、抗干擾性強(qiáng)。該系統(tǒng)不僅可以用于公路上所有車(chē)輛的超載預(yù)判、橋梁的超載報(bào)警以及隧道保護(hù)，還可以收集、統(tǒng)計(jì)在公路上行駛車(chē)輛的資料(包括車(chē)流量、車(chē)速、軸距、軸數(shù)等)以及車(chē)輛類(lèi)型的分布比例，為公路橋梁的設(shè)計(jì)、加固、養(yǎng)護(hù)以及智能交通的開(kāi)發(fā)提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支持，具有重大的意義。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)整體流程示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)機(jī)械光柵傳感裝置內(nèi)部布置圖。
[0015]圖3為本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)光纖光柵解調(diào)設(shè)備內(nèi)部流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0017]如圖1所示，為本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的基于光纖光柵傳感技術(shù)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由機(jī)械光柵傳感裝置1、光纖光柵解調(diào)設(shè)備2和系統(tǒng)信息平臺(tái)17三部分依次連接組成；
[0018]機(jī)械光柵傳感裝置I，用于承載車(chē)輛的載重，將車(chē)輛的有關(guān)信息轉(zhuǎn)化為光纖光柵傳感陣列的波長(zhǎng)偏移；
[0019]光纖光柵解調(diào)設(shè)備2通過(guò)內(nèi)置解調(diào)算法將波長(zhǎng)偏移量解調(diào)為車(chē)輛的相關(guān)信息(如軸重、輪距、車(chē)速、車(chē)型等)；
[0020]系統(tǒng)軟件平臺(tái)17實(shí)現(xiàn)車(chē)輛相關(guān)信息的顯示、存儲(chǔ)和管理。
[0021]圖2為系統(tǒng)機(jī)械光柵傳感裝置I內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，機(jī)械光柵傳感裝置I主要包括承載板
3、限位裝置4、等強(qiáng)度懸臂梁5、光纖光柵陣列6、外箱7。承載板3—側(cè)和外箱7通過(guò)鉚接形式相連，承載板3另外一側(cè)搭建在等強(qiáng)度懸臂梁5上。光纖光柵陣列6分別布置在承載板3軸向表面和等強(qiáng)度懸臂梁5根部表面，用于感知承載板3和等強(qiáng)度懸臂梁5的應(yīng)變。光纖光柵陣列6與光纖光柵解調(diào)設(shè)備2相連。限位裝置4與外箱7底板相連，用于防止承載板3和等強(qiáng)度懸臂梁5過(guò)度彎曲變形。
[0022]圖3為系統(tǒng)光纖光柵解調(diào)設(shè)備2內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，該設(shè)備主要包括寬帶光源8、光隔離器9、耦合器10、F-P濾波器11、光電轉(zhuǎn)化器12、A/D轉(zhuǎn)換器13、ARM14、D/A轉(zhuǎn)換器15、FC/APC接頭16。寬帶光源8與光隔離器9相連，光隔離器9與耦合器10相連，耦合器10分別與FC/APC接頭16和F-P濾波器11相連，F(xiàn)C/APC接頭16與光纖光柵陣列6相連，F(xiàn)-P濾波器11分別與D/A轉(zhuǎn)換器15和光電轉(zhuǎn)化器12相連，光電轉(zhuǎn)化器12和A/D轉(zhuǎn)換器13相連，ARM14分別與A/D轉(zhuǎn)換器13、D/A轉(zhuǎn)換器15和系統(tǒng)軟件平臺(tái)17相連。
[0023]本實(shí)用新型涉及的基于光纖光柵傳感技術(shù)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)的工作流程為:
[0024]車(chē)輛行駛通過(guò)承載板3時(shí)，引起承載板3和等強(qiáng)度懸臂梁5的變形。承載板3和等強(qiáng)度懸臂梁5的變形導(dǎo)致光纖光柵陣列6的變形，進(jìn)一步引起光纖光柵陣列6的波長(zhǎng)偏移。寬帶光源8發(fā)出的入射光經(jīng)過(guò)光隔離器9和耦合器10進(jìn)入光纖光柵陣列6。當(dāng)入射光遇到光纖光柵陣列6后就會(huì)發(fā)生反射，攜帶波長(zhǎng)偏移信息的反射光依次進(jìn)入可調(diào)諧窄帶光纖F-P濾波器11ARM14控制D/A轉(zhuǎn)化器15輸出鋸齒形波掃描電壓來(lái)控制F-P濾波器11的腔長(zhǎng)，腔長(zhǎng)的改變引起F-P濾波器11導(dǎo)通中心波長(zhǎng)的改變。當(dāng)F-P濾波器11的導(dǎo)通中心波長(zhǎng)與某一光纖光柵的反射波長(zhǎng)相等時(shí)，有且僅有一個(gè)反射光會(huì)通過(guò)F-P濾波器11進(jìn)入光電轉(zhuǎn)化器12，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)化器13進(jìn)入ARM14JRM14內(nèi)置的解調(diào)算法解調(diào)出不同光纖光柵傳感器的波長(zhǎng)。通過(guò)波長(zhǎng)變化量與車(chē)輛信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以計(jì)算出車(chē)輛的軸重、軸長(zhǎng)、車(chē)型等參數(shù)，最終將解調(diào)出來(lái)的車(chē)輛信息通過(guò)串口或網(wǎng)口形式發(fā)送到系統(tǒng)信息平臺(tái)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)和管理。
[0025]本實(shí)用新型中應(yīng)用具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由機(jī)械光柵傳感裝置、光纖光柵解調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)信息平臺(tái)三部分依次連接組成，其特征在于: 機(jī)械光柵傳感裝置，用于承載車(chē)輛的載重，將車(chē)輛的有關(guān)信息轉(zhuǎn)化為光纖光柵傳感陣列的波長(zhǎng)偏移； 光纖光柵解調(diào)設(shè)備，用于通過(guò)內(nèi)置解調(diào)算法將波長(zhǎng)偏移量解調(diào)為車(chē)輛的相關(guān)信息； 系統(tǒng)軟件平臺(tái)，用于實(shí)現(xiàn)車(chē)輛相關(guān)信息的顯示、存儲(chǔ)和管理。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述機(jī)械光柵傳感裝置由承載板、限位裝置、等強(qiáng)度懸臂梁、光纖光柵陣列、外箱組成。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述光纖光柵解調(diào)設(shè)備由寬帶光源、光隔離器、耦合器、F-P濾波器、光電轉(zhuǎn)化器、A/D轉(zhuǎn)換器、ARM、D/A轉(zhuǎn)換器、FC/APC接頭組成。
【文檔編號(hào)】G01G19/03GK205664921SQ201620564898
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】張佳鵬, 賈磊, 周曉旭, 白磊, 楊瑩, 曹桂芳, 緱龍, 邵利軍, 郭曉澎, 劉志英
【申請(qǐng)人】山西省交通科學(xué)研究院, 山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心（有限公司）