一種基于光纖光柵傳感技術的動態稱重系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及的一種基于光纖光柵傳感技術的動態稱重系統主要由機械光柵傳感裝置、光纖光柵解調設備、系統信息平臺三部分組成，其中機械光柵傳感裝置用于承載車輛的載重，將車輛的有關信息轉化為光纖光柵傳感器波長偏移；光纖光柵解調設備通過內部算法將波長偏移量解調為車輛的相關信息；系統信息平臺實現車輛相關信息的顯示、存儲和管理。該系統結構簡單可靠，檢測精度高，能夠實時檢測不同車輛的相關信息，輔助道路管理人員完成車輛的超載預判、橋梁的超載報警以及隧道保護。
【專利說明】
一種基于光纖光柵傳感技術的動態稱重系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于公路管理技術領域，具體涉及一種基于光纖光柵傳感技術的動態稱重系統，是一種主要用于檢測車輛軸重、輪距、軸距、車速以及實現車型識別的系統，屬于自動檢測裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，經濟的快速發展，使得交通運輸呈現出“大流量、重載和渠化交通”的特點。車輛載荷增大以及超載問題的大量存在致使公路路面嚴重損毀，橋梁壽命加快縮短，交通事故頻發。按照汽車軸載質量與路面之間關系的“四次方原則”可知軸載增大2倍，路面的損壞將增大到原來的16倍左右，致使每年公路橋梁的維護費用增加。雖然引起公路橋梁損壞的原因有很多，但重載以及超載問題是引起損壞的最主要原因。
[0003]針對重載和超載問題采取的主要手段有高速公路進出口的計重收費和超限監測站，在這些治超站通常利用電阻應變片技術制成稱重臺、彎板等測量設備進行車輛計重。由于應變片等傳感器屬于有源器件，易受路面環境、電磁干擾、外界氣候等的影響，造成稱重結構工作環境惡劣，精度下降，很容易造成系統的失效。而光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾強、電絕緣性好、耐腐蝕能力強、性能穩定、安全性能好等優點，近年來在各個領域中的應用逐漸增多，因此發明一種基于光纖光柵傳感技術的動態稱重系統是非常有必要的。
【實用新型內容】
[0004]鑒于此，本實用新型的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，發明了一種基于光纖光柵傳感技術的動態稱重系統，它能實時動態測量車輛的軸重、輪距、車速、車型等信息。該系統機械結構簡單可靠，光纖光柵傳感器靈敏度高，光柵解調儀解調精度高，整機穩定性強、實時性好、抗干擾性強。
[0005]本實用新型請求保護一種基于光纖光柵傳感技術的動態稱重系統，該系統主要由機械光柵傳感裝置、光纖光柵解調設備和系統信息平臺三部分依次連接組成:
[0006]機械光柵傳感裝置，用于承載車輛的載重，將車輛的有關信息轉化為光纖光柵傳感陣列的波長偏移；
[0007]光纖光柵解調設備，用于通過內置解調算法將波長偏移量解調為車輛的相關信息;
[0008]系統軟件平臺，用于實現車輛相關信息的顯示、存儲和管理。
[0009]進一步的，所述機械光柵傳感裝置由承載板、限位裝置、等強度懸臂梁、光纖光柵陣列、外箱組成。
[0010]進一步的，所述光纖光柵解調設備由寬帶光源、光隔離器、耦合器、F-P濾波器、光電轉化器、A/D轉換器、ARM、D/A轉換器、FC/APC接頭組成。
[0011 ]與現有的技術相比，基于光纖光柵傳感技術的動態稱重系統的優點在于:
[0012]該系統機械結構簡單可靠，光纖光柵傳感器靈敏度高，光柵解調儀解調精度高，整機穩定性強、實時性好、抗干擾性強。該系統不僅可以用于公路上所有車輛的超載預判、橋梁的超載報警以及隧道保護，還可以收集、統計在公路上行駛車輛的資料(包括車流量、車速、軸距、軸數等)以及車輛類型的分布比例，為公路橋梁的設計、加固、養護以及智能交通的開發提供數據和技術支持，具有重大的意義。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明所涉及的系統整體流程示意圖。
[0014]圖2為本發明所涉及的系統機械光柵傳感裝置內部布置圖。
[0015]圖3為本發明所涉及的系統光纖光柵解調設備內部流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護范圍。
[0017]如圖1所示，為本實用新型請求保護的基于光纖光柵傳感技術的動態稱重系統，該系統主要由機械光柵傳感裝置1、光纖光柵解調設備2和系統信息平臺17三部分依次連接組成；
[0018]機械光柵傳感裝置I，用于承載車輛的載重，將車輛的有關信息轉化為光纖光柵傳感陣列的波長偏移；
[0019]光纖光柵解調設備2通過內置解調算法將波長偏移量解調為車輛的相關信息(如軸重、輪距、車速、車型等)；
[0020]系統軟件平臺17實現車輛相關信息的顯示、存儲和管理。
[0021]圖2為系統機械光柵傳感裝置I內部結構圖，機械光柵傳感裝置I主要包括承載板
3、限位裝置4、等強度懸臂梁5、光纖光柵陣列6、外箱7。承載板3—側和外箱7通過鉚接形式相連，承載板3另外一側搭建在等強度懸臂梁5上。光纖光柵陣列6分別布置在承載板3軸向表面和等強度懸臂梁5根部表面，用于感知承載板3和等強度懸臂梁5的應變。光纖光柵陣列6與光纖光柵解調設備2相連。限位裝置4與外箱7底板相連，用于防止承載板3和等強度懸臂梁5過度彎曲變形。
[0022]圖3為系統光纖光柵解調設備2內部結構示意圖，該設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、光電轉化器12、A/D轉換器13、ARM14、D/A轉換器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，FC/APC接頭16與光纖光柵陣列6相連，F-P濾波器11分別與D/A轉換器15和光電轉化器12相連，光電轉化器12和A/D轉換器13相連，ARM14分別與A/D轉換器13、D/A轉換器15和系統軟件平臺17相連。
[0023]本實用新型涉及的基于光纖光柵傳感技術的動態稱重系統的工作流程為:
[0024]車輛行駛通過承載板3時，引起承載板3和等強度懸臂梁5的變形。承載板3和等強度懸臂梁5的變形導致光纖光柵陣列6的變形，進一步引起光纖光柵陣列6的波長偏移。寬帶光源8發出的入射光經過光隔離器9和耦合器10進入光纖光柵陣列6。當入射光遇到光纖光柵陣列6后就會發生反射，攜帶波長偏移信息的反射光依次進入可調諧窄帶光纖F-P濾波器11ARM14控制D/A轉化器15輸出鋸齒形波掃描電壓來控制F-P濾波器11的腔長，腔長的改變引起F-P濾波器11導通中心波長的改變。當F-P濾波器11的導通中心波長與某一光纖光柵的反射波長相等時，有且僅有一個反射光會通過F-P濾波器11進入光電轉化器12，再經過A/D轉化器13進入ARM14JRM14內置的解調算法解調出不同光纖光柵傳感器的波長。通過波長變化量與車輛信息的對應關系可以計算出車輛的軸重、軸長、車型等參數，最終將解調出來的車輛信息通過串口或網口形式發送到系統信息平臺進行顯示、存儲和管理。
[0025]本實用新型中應用具體實施例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想，對于本領域的一般技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護的范圍。
【主權項】
1.一種基于光纖光柵傳感技術的動態稱重系統，該系統主要由機械光柵傳感裝置、光纖光柵解調設備和系統信息平臺三部分依次連接組成，其特征在于: 機械光柵傳感裝置，用于承載車輛的載重，將車輛的有關信息轉化為光纖光柵傳感陣列的波長偏移； 光纖光柵解調設備，用于通過內置解調算法將波長偏移量解調為車輛的相關信息； 系統軟件平臺，用于實現車輛相關信息的顯示、存儲和管理。2.如權利要求1所述的系統，所述機械光柵傳感裝置由承載板、限位裝置、等強度懸臂梁、光纖光柵陣列、外箱組成。3.如權利要求1所述的系統，所述光纖光柵解調設備由寬帶光源、光隔離器、耦合器、F-P濾波器、光電轉化器、A/D轉換器、ARM、D/A轉換器、FC/APC接頭組成。
【文檔編號】G01G19/03GK205664921SQ201620564898
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月13日
【發明人】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
【申請人】山西省交通科學研究院, 山西省交通建設工程質量檢測中心（有限公司）