专利名称：光纤光栅车辆轴重动态称重装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤光栅，特别是一种光纤光栅车辆轴重动态称重装置。主要应用于治理车辆超重和车辆计重收费系统。
背景技术：
近年来，我国道路运输车辆超限超载现象极为普遍，在严重的地区，几乎所有的货运车辆都存在不同程度的超限超载行为。车辆超限超载运输对交通安全、运输市场、车辆生产秩序及路桥基础设施造成了极大危害。2000年4月1号交通部发布实施《超限运输车辆行驶公路管理规定》，明确界定了超载超限的界限，给相关执法部门提供了统一规范的尺度；交通部和国家发改委将在近1-2年内共同酝酿出台对车辆通行费和公路养路费的收费标准和征收方式进行改革的相关政策法规，为了确保上述政策法规科学有效的实施，公路交通管理部门首要解决的问题就是如何获得准确可靠的车辆载重信息。目前公路车辆称重主要有两种静态称重和动态称重，静态称重即路政管理人员让疑似超重车辆进入固定的称重站进行称重，这是整车称重最为精确的方法，但是这种方法测试效率低，易造成交通堵塞，而且由于静态称重机构庞大、引人注意，超载车辆经常采取绕道或提前卸货等方式躲避检查；动态称重即车辆在正常行驶的过程中被安装在路面上的传感机构测定车胎对路面的压力并计算相应的静态重量，这种方法的测试精度虽然没有完全达到静态称重的精度，但是由于较高的测试效率和隐蔽性，越来越受到公路交通管理部门的重视。有关实测结果也证实了动态称重的优越性，在同一条道路上，固定称重站测出的超载车辆仅为0.5％，而采用动态称重测出的超载车辆为30％。
由于动态称重具有优异性能和广阔的市场前景，美国早在50年代就开始了相关的研究，其后法国、德国、英国等发达国家也投入了大量的人力财力进行研究开发。我国对车辆的动态称重起步较晚，始于80年代初期，研究较早的为重庆公路研究所，目前国内约有二十多家相关单位从事这方面研究，由于国内所研制的系统都采用传统动态称重技术，所以都存在固有的缺陷测试响应慢、测试精度低及传感机构庞大等。现有的商业化传感器主要包括电容式、弯板式、压电式等，其中压电式的技术相对较好，国内市场也有相应的系列产品。由于压电传感器对电磁干扰比较敏感，故在恶劣的路况下，可靠性大为降低。
发明内容
本发明针对治超和计重收费方面日益凸现的技术需求，提出一种光纤光栅车辆轴重动态称重装置，此装置应具有可靠性高、成本低廉、易于远程监管等优点。
本发明的技术解决方案如下一种光纤光栅车辆轴重动态称重装置，包括一激光光源、该激光光源的输出端接光纤耦合器的第一端，该光纤耦合器的第三端接光纤光栅波长解调模块，再依次串接光电转换模块、数据采集设备和工控机并设置在一机壳内；由光纤光栅压强传感头、液压阀块和液压软管阵列组成液压式压强传感机构，所述的光纤光栅压强传感头用环氧聚酯将传感光栅两端的光纤固定在一金属弹性膜片上构成，所述的金属弹性膜片粘贴在所述的液压阀块上，所述的液压阀块和液压软管相连通；所述的光纤耦合器的第二端接所述的传感光栅的光纤。
本发明的工作原理是采用液压软管阵列组成的液压传动机构取代传统的机械机构，当车辆在行驶过程中碾压液压传动机构的液压软管，液压腔内的压强随即升高，由于密闭液压腔内各点的压强值相等，故可通过光纤光栅压强传感器将压强值转化成光纤光栅波长对应的漂移，再通过光纤光栅波长解调机构将波长漂移量解调成光强值，再转化为电压值和对应的数字量，最后通过计算，即可得到对应的压强值和对应车辆的轴重信息。
本发明具有突出的优点1、液压软管不同位置受力后产生的压强都能传递到同一点，这种方式解决了传统机械机构因车辆碾压传感头不同部位而导致误差的固有缺陷。
2、利用光纤光栅作为压强传感头，该压强传感头能够在恶劣的工作现场稳定工作，同时易于实现远端监控。
3、液压部件和光纤光栅技术成熟，性能稳定，价格低廉，易于推广应用。
4、整套系统在安装的过程中不必开挖路面，对路面起到最大程度的保护，且施工简单，检修维护方便。
图1为本发明光纤光栅车辆轴重动态称重装置的结构2为本发明装置中光纤光栅压强传感头结构中1-激光光源、2-光纤耦合器、3-光纤光栅压强传感头、4-液压式压强传感机构、5-光纤光栅波长解调模块、6-光电转换模块、7-数据采集设备、8-工控机、9-液压阀块、10-液压软管、11-金属弹性膜片、12-环氧聚酯固定点、13-传感光栅、14-机壳。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行详细描述先请参阅图1和图2，由图可见，本发明光纤光栅车辆轴重动态称重装置，其特征在于包括一激光光源1、该激光光源1的输出端接光纤耦合器2的第一端21，该光纤耦合器2的第三端23接光纤光栅波长解调模块5，再依次串接光电转换模块6、数据采集设备7和工控机8并设置在机壳14内；由光纤光栅压强传感头3、液压阀块9和液压软管阵列10组成液压式压强传感机构4，所述的光纤光栅压强传感头3是用环氧聚酯12将传感光栅13的两端固定在一金属弹性膜片11上构成的，所述的金属弹性膜片11粘贴在所述的液压阀块9上，所述的液压阀块9和液压软管阵列10相连通；所述的光纤耦合器2的第二端22接所述的传感光栅13的光纤。
液压式压强传感机构4在受压后将产生波长的漂移，光纤光栅波长解调模块5将所述的波长漂移解调成光强值的变化，光电转换模块6将光强值转化为电压值，数据采集设备7将该电压值转化为数字量并将其传送给工控机8，不同载重的车辆所造成的压强是不一样的，通过上述的转化可以得到不同的数字量，那么通过定标就可以确切地确定数据采集设备7将该电压值转化的数字量与车辆轴重的对应关系。
本发明的产品可以通过这样的方法来制作，首先根据实际的路面宽度，选择合适长度的液压软管阵列，在液压软管阵列上部覆盖橡胶面板以起到保护软管延长工作寿命的功效。金属弹性膜片材料选择刚性好的材料，以防止在过载的情况下压强超过膜片屈服强度后导致整个系统失效。整套系统安装好后，对该系统进行定标，确切地确定车辆轴重与电压值转化的数字量的对应关系，由工控机的显示屏直接显示车辆轴重。
本发明装置具有测量速度快、可靠性高、成本低和易于远程监控等优点。
权利要求
1.一种光纤光栅车辆轴重动态称重装置，其特征在于包括一激光光源(1)、该激光光源(1)的输出端接光纤耦合器(2)的第一端(21)，该光纤耦合器(2)的第三端(23)接光纤光栅波长解调模块(5)，再依次串接光电转换模块(6)、数据采集设备(7)和工控机(8)并设置在机壳(14)内；由光纤光栅压强传感头(3)、液压阀块(9)和液压软管阵列(10)组成液压式压强传感机构(4)，所述的光纤光栅压强传感头(3)是用环氧聚酯(12)将传感光栅(13)的两端固定在一金属弹性膜片(11)上构成，所述的金属弹性膜片(11)粘贴在所述的液压阀块(9)上，所述的液压阀块(9)和液压软管阵列(10)相连通；所述的光纤耦合器(2)的第二端(22)接所述的传感光栅(13)的光纤。
全文摘要
一种光纤光栅车辆轴重动态称重装置，包括一激光光源、该激光光源的输出端接光纤耦合器的第一端，该光纤耦合器的第三端接光纤光栅波长解调模块，再依次串接光电转换模块、数据采集设备和工控机并设置在一机壳内；由光纤光栅压强传感头、液压阀块和液压软管阵列组成液压式压强传感机构，所述的光纤光栅压强传感头用环氧聚酯将传感光栅两端的光纤固定在一金属弹性膜片上构成，所述的金属弹性膜片粘贴在所述的液压阀块上，所述的液压阀块和液压软管相连通；所述的光纤耦合器的第二端接所述的传感光栅的光纤。本发明具有可靠性高、成本低、测量速度快和易于远程监控等优点。
文档编号G07B15/06GK1862238SQ20061002776
公开日2006年11月15日 申请日期2006年6月19日 优先权日2006年6月19日
发明者杨熙春, 裴金成, 向世清, 朱汝德 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所