一种基于光纤光栅条状传感器的动态称重系统的制作方法

本发明涉及光纤传感、动态称重技术领域，特别涉及一种基于光纤光栅条状传感器的动态称重系统。

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。

首先，动态称重系统是一种技术含量很高的复杂设备，动态称重与传统的静态称重有很大的区别。其次，由于车辆行驶产生的各种复杂因素和动态称重技术的复杂性，动态称重结果具有一定的不确定性，因此，精度检验需要按照适当的方法进行；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等问题，本发明提供了一种基于光纤光栅条状传感器的动态称重系统。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供了一种基于光纤光栅条状传感器的动态称重系统，该系统主要由依次连接的光纤光栅条状传感器、光纤光栅信号分析仪和处理器组成，光纤光栅条状传感器包括一个或多个纵横面为四边形的框架，每个框架内均竖直设置有p个敏感元件，敏感元件的上表面与下表面均与框架的内侧面相接触，每个敏感元件上均固定有光纤光栅。

其中，相邻光纤光栅之间由光纤跳线连接，光纤光栅固定于敏感原件的受力部位，光纤光栅条状传感器与光纤光栅信号分析仪和处理器依次连接，本使用新型通过在光纤光栅条状传感器中设置p个敏感元件，可使其最大限度的感知车辆的作用力，从而更加精确的测定车辆的称重信息。

进一步改进，动态称重系统还连接有车次识别器和视频系统。

车次识别器主要用于识别本次车辆是否进入监测区、处于监测区、通过监测区，同时进行车流量统计，该技术一般采用电磁感应线圈原理来实现，视频系统可对违章行驶车辆启动视频抓拍。

敏感元件可以为剪切梁式敏感元件、悬臂梁式敏感元件、柱型敏感元件、S型敏感元件、轮辐式敏感元件等力学承压敏感元件结构。

根据敏感元件分布的疏密，可将传感器分为疏分布光纤光栅条状传感器和密分布光纤光栅条状传感器。

进一步改进，框架的个数为多个，框架的纵横面为等腰梯形，相邻 框架的长底边沿p个敏感元件排列方向活动连接。

本实用新型通过将光纤光栅条状传感器设置为多个框架，且框架的纵横面为梯形，使光纤光栅条状传感器的框架可以向上或向下转动。

进一步改进，框架的左右两个侧腰边上端对称设置有纵截面为圆弧形的水平凹槽，水平凹槽的下端面设置有沿侧腰边向上延伸的第一挡片，水平凹槽的上端面设置有垂直向下延伸的第三挡片，相邻框架的水平凹槽形成的中空结构中设置有圆柱形连接轴，圆柱形连接轴的外表面与第一挡片和第三挡片的外表面相接触，圆柱形连接轴与水平凹槽相对的外表面上设置有四组半球形的凸起，同组内所有凸起的中心点位于同一与圆柱形连接轴的中心轴相平行的水平线上，位于同一水平凹槽内的上下两组凸起之间的距离小于第一挡片和第三挡片之间的距离，相邻框架水平放置时，第一挡片与相邻一组凸起相接触。

本实用新型通过使用连接轴和凹槽来连接相邻的框架，可使光纤光栅条状传感器在工作时，圆柱形连接轴的下面一组的半球形凸起卡在第一挡片上，避免其向上折叠，此时可以进行称重，当称重结束后，向下折叠框架，此时圆柱形连接轴上面的半球形凸起卡在第三挡片上，光纤光栅条状传感器可向下折叠、卷曲，节省占用空间，又方便携带和储存。

进一步改进，框架的底部固定有粘滞装置。

优选地，粘滞装置为橡胶垫。

本实用新型通过在框架的底部固定粘滞装置，可增加动态称重系统和路面的摩擦力，避免其在使用时滑动，提高称重效率。

进一步改进，光纤光栅条状传感器两侧连接有与框架和粘滞装置间隙配给的坡型过渡件。

本使用新型通过将光纤光栅条状传感器两侧的承载板为坡型结构，可避免车辆在通过光纤光栅条状传感器时阻力过大，影响称重结果，达到使用更方便的效果，同时也对光纤光栅条状传感器起到保护作用。

本发明的有益效果如下：本实用新型实施例提供的基于光纤光栅条状传感器的动态称重系统，能够实现交通行业监管的轮重计算、轴重计算、整车重计算、轮距计算、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，该技术的突出优势是能够实现道路、自动化生产过程中的动态称重，具有测量数据准确、节省空间和更好固定于路面等有益效果，该系统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；本实用新型提供的光纤光栅条状传感器可向下折叠、卷曲，节省占用空间，又方便携带和储存，同时，敏感元件的设置起到增强称重系统测量精密度的作用。

附图说明

图1为基于光纤光栅条状传感器的动态称重系统的工作示意图；

图2为实施例1的一种光纤光栅条状传感器的剖视图；

图3为实施例2的一种光纤光栅条状传感器的剖视图；

图4为A的放大图；

图5为实施例3的一种光纤光栅条状传感器的剖视图；

图6为实施例4的一种光纤光栅条状传感器的剖视图。

为了方便观察，各附图的尺寸都经过放大或缩小。

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。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种基于光纤光栅条状传感器的动态称重系统，如图1和图2所示，该系统主要由依次连接的光纤光栅条状传感器1、光纤光栅信号分析仪2和处理器3组成，光纤光栅条状传感器1包括多个纵横面为四边形的框架11，每个框架11内均竖直设置有p个敏感元件5，敏感元件5的上表面与下表面均与框架11的内侧面相接触，每个敏感元件5上均固定有光纤光栅6，动态称重系统还连接有车次识别器7和视频系统8，框架11的个数为多个，框架11的纵横面为等腰梯形，相邻框架11的长底边活动连接。

本实用新型中的光纤光栅信号分析仪可以采用DSC-FBG-XA型号光纤光栅分析仪，处理器可以采用英特尔i5-7500处理器，相邻光纤光栅由光纤跳线连接，光纤光栅条状传感器与光纤光栅信号分析仪相连接，其中，光纤光栅条状传感器，用于承载外界作用力，引起光纤光栅反射波长发生变化；光纤光栅信号分析仪，用于发射宽光谱至光纤光栅条状传感器并解调分析返回的光信号，由前端重量信息转化成光纤光栅的波长改变量；处理器，用于轮重计算、轴重计算、整车重计算、轮距计算、轴距计算、计轴数、车型推算、车速计算、行车流量计算和违章行车记录等，本实用新型通过设置多个敏感元件，可使光纤光栅条状传感器更敏感的接收车辆的作用力，从而更准确的测定其重量，该动态称重系统还连接有车次识别器和视频系统，车次识别器 主要用于识别本次车辆是否进入监测区、处于监测区、通过监测区，同时进行车流量统计，该技术一般采用电磁感应线圈原理来实现，视频系统可对违章行驶车辆启动视频抓拍。

实施例2

一种埋入式沉降监测的准分布式光纤传感系统，如图3和图4所示，框架的左右两个侧腰边上端对称设置有纵截面为圆弧形的水平凹槽14，水平凹槽14的下端面设置有沿侧腰边向上延伸的第一挡片15，水平凹槽14的上端面设置有垂直向下延伸的第三挡片18，相邻框架11的水平凹槽14形成的中空结构中设置有圆柱形连接轴16，圆柱形连接轴16的外表面与第一挡片15和第三挡片18的外表面相接触，圆柱形连接轴16与水平凹槽14相对的外表面上设置有四组半球形的凸起12，同组内所有凸起12的中心点位于同一与圆柱形连接轴16的中心轴相平行的水平线上，位于同一水平凹槽14内的上下两组凸起12之间的距离小于第一挡片15和第三挡片18之间的距离，相邻框架11水平放置时，第一挡片15与相邻一组凸起12相接触。

本实用新型通过使用以上结构连接相邻的框架，可避免框架向上折叠影响称重，同时可控制其向下折叠的幅度；在传感器闲置或者使用完毕后将该动态称重系统向下折叠、卷曲，节省占用空间，又方便携带和储存。

实施例3

一种埋入式沉降监测的准分布式光纤传感系统，如图5所示，框架11的底部固定有粘滞装置9，本实用新型通过在框架的底部固定粘滞装置，可增加动态称重系统和路面的摩擦力，避免其在使用时滑动，提高称重效率。

实施例4

一种埋入式沉降监测的准分布式光纤传感系统，如图6所示，光纤光栅条状传感器1两侧连接有与框架11和粘滞装置9间隙配给的坡型过渡件10，本使用新型通过将光纤光栅条状传感器两侧的承载板为坡型结构，可避免车辆在通过光纤光栅条状传感器时阻力过大，影响称重结果，达到使用更方便的效果，同时也对光纤光栅条状传感器起到保护作用。