一种基于光纤光栅的齿条动态称重传感器的制作方法

本实用新型属于光纤传感、动态称重技术技术领域，特别涉及一种基于光纤光栅的齿条动态称重传感器。

背景技术：

随着国民经济的发展、物流行业的兴起与繁荣、以及客运行业的振兴，公路运输在各种运输行业中占据着重要位置，其事关人民财产和生命安全。尤其是公路超重、超员等超载行为，严重影响了公路寿命、车辆和乘客安全。因此，公路超载的监管工作一直是交通行业的重点。至于超载监测分为静态监测和动态监测，静态监测需要车辆减速甚至是停车才能称重，因此静态监测不利于交通的顺畅和监管手段的隐蔽，因此动态监测是目前最受欢迎的监测技术。

光纤传感技术是在上世纪七十年代伴随着光纤通信的蓬勃发展而提出来的，它与光时域反射技术密切结合而迅速崛起，经过几十年的发展已经广泛应用于多个领域。与传统的传感器相比，光纤传感器具有轻质，耐腐蚀，耐高温，防水防潮，抗电磁干扰、易集成等一系列优点，因此在恶劣及复杂环境中颇具用途。

长期以来，称重领域一直采用压电材料、电阻应变片、电容等基于电学量测量的敏感元件，而这种电学测量方法普遍存在精度低、重复性差、灵敏度低、零点漂移大以及抗干扰能力差等缺陷。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种新的基于光纤光栅的齿条动态称重传感器，该基于光纤光栅的齿条动态称重传感器能够实现道路、自动化生产过程中的动态称重，可有效提高动态称重技术领域的测量精度、抗干扰能力、耐用性和可集成性等方面性能。

本实用新型具体技术方案如下：

本实用新型提供一种基于光纤光栅的齿条动态称重传感器，包括壳体、齿条、压板以及光纤光栅；所述壳体为上端无盖的箱体结构，所述齿条安装于所述壳体内底部，且所述齿条的多个齿沿所述齿条长度方向等距间隔设置，各所述齿上均设有齿槽，所述齿槽底部设有光纤槽，所述压板安装于所述齿槽内，所述光纤光栅包括一光纤以及刻于所述光纤上的多个光栅，所述光纤设于所述光纤槽内，且沿所述壳体长度方向向两侧延伸，并穿过所述壳体的左右两侧壁，所述光栅位于相邻两所述齿之间。

进一步的改进，所述齿条与所述壳体之间通过密封件密封连接，所述密封件包括至少一个第一密封条和第二密封条，所述第一密封条设于所述壳体内底端，且所述第一密封条上设有多个沿所述第一密封条长度方向等距间隔设置的凸起，所述第二密封条设于所述齿条的侧壁上，且所述第二密封条上设有多个与所述凸起对应配合密封的凹槽。

进一步的改进，所述光纤包括纤芯、套设与所述纤芯外的硅玻璃套管、铠装铝管、内护套以及外护套。

进一步的改进，所述外护套上自外向内依次涂覆有防水层、耐磨层、防腐层以及防火层。

进一步的改进，所述壳体内还填充有弹性体。

进一步的改进，所述壳体的宽度为10mm～50mm。

进一步的改进，所述壳体的高度为15mm～100mm。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型提供一种具有新结构的基于光纤光栅的齿条动态称重传感器，该基于光纤光栅的齿条动态称重传感器是能够实现道路、自动化生产过程中的动态称重，可有效提高动态称重技术领域的测量精度、抗干扰能力、耐用性和可集成性等方面性能；该传感器结构简单，性价比高，传感部件本质安全，传感器易于集成和隐蔽、抗电磁干扰、不易腐蚀、安装便宜、维护简便、结构简单成本低等，非常适合恶劣和复杂的环境。

附图说明

图1为本实用新型中基于光纤光栅的齿条动态称重传感器的剖视图；

图2为图1中A-A的剖视图；

图3为图1中B的放大图；

图4为本实用新型中齿条的正视图；

图5为本实用新型中齿条的侧视图；

图6为本实用新型中密封件的结构示意图；

图7为本实用新型中光纤的截面图。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型提供的一种基于光纤光栅的齿条动态称重传感器，其特征在于，包括壳体1、齿条2、压板3以及光纤光栅4；所述壳体1为上端无盖的箱体结构，所述齿条2安装于所述壳体1内底部，且所述齿条2的多个齿5沿所述齿条2长度方向等距间隔设置，各所述齿5上均设有齿槽6，所述齿槽6底部设有光纤槽7，所述压板3安装于所述齿槽6内，所述光纤光栅4包括一光纤41以及刻于所述光纤41上的多个光栅42，所述光纤41设于所述光纤槽7内，且沿所述壳体1长度方向向两侧延伸，并穿过所述壳体1的左右两侧壁，所述光栅42位于相邻两所述齿5之间。本实用新型附图中的尺寸是进行了适当缩放的。

本实用新型提供一种具有新结构的基于光纤光栅的齿条动态称重传感器，该基于光纤光栅的齿条动态称重传感器是能够实现道路、自动化生产过程中的动态称重，可有效提高动态称重技术领域的测量精度、抗干扰能力、耐用性和可集成性等方面性能；该传感器结构简单，性价比高，传感部件本质安全，传感器易于集成和隐蔽、抗电磁干扰、不易腐蚀、安装便宜、维护简便、结构简单成本低等，非常适合恶劣和复杂的环境。

本实用新型中的传感器能够实现交通行业监管的轮重计算、轴重计算、整车重计算、轴距计算、轴距计算、计轴数、车型推算、车速计算、行车流量计算、违章行车记录等，还可以用于煤矿、粮库等自动化生产中的称重；当汽车通过时，车轮会压在某几个光纤光栅上，通过该光纤光栅的波长变化，即可得到轮重信息；通过车轮所影响到的光纤光栅的数量和波长改变量，即可得到轮胎宽度的信息；车辆通过时，经过的两排车轮的重量即为轴重；公路上，每隔一段距离安装一传感器，相邻两传感器的间隔与同一个轴经过传感器的时间的比值即为车速；前后轴经过同一个传感器的时间与车速的乘积即为轴距；一辆车触发传感器的次数即为轴数；由车辆所有轴重之和即为整车重。

参见图2、图6所示，本实施例中所述齿条2与所述壳体1之间通过密封件8密封连接，所述密封件8包括至少一个第一密封条81和第二密封条82，所述第一密封条81设于所述壳体1内底端，且所述第一密封条81上设有多个沿所述第一密封条81长度方向等距间隔设置的凸起83，所述第二密封条82设于所述齿条2的侧壁上，且所述第二密封条82上设有多个与所述凸起83对应配合密封的凹槽84。

本实用新型使用时，先将第一密封条固定在壳体底部，然后将第二密封条安装在齿条的侧壁上，接着，将齿条安装在壳体底部，并且凹槽和凸起要对应配合安装，密封效果好，也不易损坏，间接的增加了使用寿命。

本实用新型中密封件采用橡胶或硅胶材料制成，密封效果好，而且避免了路面上的水通过缝隙进入壳体中，对壳体内的齿条和光纤光栅产生影响，进而影响传感器的灵敏度；而且第二密封条与齿条的侧壁采用粘贴连接或可拆卸连接，当第二密封条磨损严重时，只需换一新的第二密封条即可，不用换新整个密封件，节约材料，节省了成本。

参见图7所示，本实施例中所述光纤41包括纤芯411、套设与所述纤芯411外的硅玻璃套管412、铠装铝管413、内护套414以及外护套415。本实用新型中采用铠装铝管的具有高导磁率，有很好的磁屏蔽效果，可以用于抗低频干扰，而且价廉物美，内护套和外护套用于保护纤芯，避免纤芯被压断，并且避免外界环境对纤芯的影响。

本实施例中所述外护套415上自外向内依次涂覆有防水层、耐磨层、防腐层以及防火层。本实用新型中在外护套上涂覆防水层、耐磨层、防腐层以及防火层，是为了加强光纤的的防水、防火、防腐以及耐磨性能，避免外界环境对光纤产生影响，进而影响光纤的灵敏度，由于传感器测量时，光纤会受到压板和光纤槽的摩擦力，因此要加强耐磨性能。

本实施例中所述壳体1内还填充有弹性体。本实用新型中在壳体内填充的弹性体可采用沥青环氧树脂，可对安装在壳体底部的光栅进行保护。

本实施例中所述壳体1的宽度为10mm～50mm；所述壳体1的高度为15mm～100mm。本实用新型中壳体的长度有道路的宽度决定；长度一般为10mm～50mm，高度由道路通车最大载重量决定，一般为15mm～100mm；光纤光栅分布密度根据实际用途来计算，即用于轮重测量则布设较密，一般为50mm～300mm，用于轴重测量则较疏一般为300mm～单车道宽。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。