[发明专利]光纤-液压组合式车辆动态称重装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆动态称重传感器，主要应用于桥梁、道路上行驶车辆的重量和速度的实时监测的车辆动态称重系统。

背景技术

动态称重系统目前是国际科研领域的前沿课题，世界各国都很注重动态称重技术的开发和应用。自上个世纪50年代以来，发达国家就开始对汽车动态称重系统进行研究，并取得了相应的成果。从目前市场上已经成功应用的动态称重系统来看，汽车动态称重系统根据原理主要有：压电式、电容式、秤台式、剪切梁式和弯板式等几种，其中以弯板式和压电式的应用最为广泛。

其中，压电式动态称重系统具有对电信号干扰很大，易于受潮，工作性能不稳定、结构的耐久性较差；弯板式动态称重系统虽然具有结构简单，但采用的应变传感器为电阻式应变片，容易受到电磁干扰，长期使用会产生漂移和徐变等。光纤光栅传感器虽然精度高、耐久性好、抗电磁干扰能力强，但不能实现分布式测量，大量布置必然造成称重系统的造价较高，无法广泛推广应用。

采用能够实现分布式测量的光纤时域反射技术和光纤微弯技术是一种较好的解决方式。分布式光纤传感系统基于光时域反射（Optical Time Domain Reflectmetry）的技术原理：激光光源发出的光脉冲沿着光纤传输，大部分光向前传输，一小部分散射光信号会沿着光纤反射回来，利用这些反射回来的光强度对应变的和温度的敏感性对结构的应变和温度进行检测，同时利用不同位置处的反射时间的不同，实现分布式的测量。分布式光纤具有抗电磁干扰能力强、精度高、成本低、耐久性好等优点，是理想的应变传感材料。光纤微弯技术是利用光纤发生弯曲时，一部分光从纤芯耦合进入包层，到达光纤端部纤芯中的光强度减弱，引起光功率损耗。利用光功率的变化与引起光纤微弯的扰动物理量的大小成一一对应关系，达到对外部扰动物理量的测量。

由于车辆动态称重系统的车辆荷载比较复杂，外部干扰因素较多，采用单一的光纤时域反射测量系统或光纤微弯测量系统容易受到偶然因素的影响，造成测量结果不够准确。将两种测量技术结合，可有效减少偶然因素对测量结果的影响，增加称重系统的抗干扰能力。同时，两种测量系统可相互校核，进一步提高称重的准确性。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是提出一种光纤-液压组合式车辆动态称重传感器，它能对桥梁、道路结构上行驶中的车辆的重量进行测量，具有结构简单、耐久性好、造价低廉、可远程监控等优点。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出一种光纤-液压组合式车辆动态称重装置，其特征在于：该装置包括光纤微弯传感器、通过第二连接油管与光纤微传感器连接的光纤液压传感器、通过第一连接油管与光纤微弯传感器连接的液压油泵、通过第一传输光纤和第二传输光纤与光纤微弯传感器连接的第一光强解调模块、通过第三传输光纤和第四传输光纤与光纤液压传感器连接的第二光强解调模块。

优选的，光纤微弯传感器包括弹性油管、第一液压油、第一测试光纤、底板、盖板、第一减振锲块、第二减振锲块；第一测试光纤螺旋缠绕并粘贴在弹性油管表面，第一液压油位于弹性油管内；弹性油管放置在底板上，盖板位于弹性油管上，底板与盖板固定连接；第一减振锲块、第二减振锲块放置在监测车道路面上并与地面锚固，第一减振锲块和第二减振锲块的顶面与盖板顶面相切。

优选的，光纤液压传感器包括液压油管、第二液压油、液压油缸、过流阀、油缸活塞头、弹性活塞圆管、第一光纤固定架、第二光纤固定架、第二测试光纤；过流阀为中部带孔密封连接件，过流阀与液压油管固定连接，第二液压油经过流阀流入、流出液压油缸；弹性活塞圆管一端与过流阀固定连接，另一端与油缸活塞头固定连接；油缸活塞头与过流阀相对设置且与液压油缸密封接触，液压活塞头在压力作用下沿液压油缸内壁滑动；第一光纤固定架和第二光纤固定架分别固定在弹性活塞圆管的内壁上，第一光纤固定架和第二光纤固定架相对设置；第二测试光纤自弹性活塞圆管中引出至第二光强解调模块；第二测试光纤两端分别与第三传输光纤、第四传输光纤连接。

优选的，弹性油管和第一液压油组合作为光纤微弯-油管传感器的弹性芯材。

有益效果：光纤微弯-液压组合式车辆动态称重系统，采用光纤微弯原理和光纤应变测试技术测量行驶中的车辆重量，该传感器具有以下优点：

（1）采用弹性油管作为车重的承载部件，不同部位的液压压强相同，改变了机械式结构由于应力分布不均匀造成的测试困难；

（3）系统由两个独立的传感器组成，相互测试无干扰，提升的了系统的整体稳定性和可靠性；