[发明专利]一种基于光纤光栅传感器的矿用车辆称重系统及方法

权利要求书

1.一种基于光纤光栅传感器的矿用车辆称重系统，其特征在于：包括光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪、微处理显示器和后台监控系统，多个所述光纤光栅传感器分别安装在矿用车辆承重梁的多个应变点上，所述光纤光栅传感器包括安装壳、压力传感光栅和温度补偿光栅，所述安装壳包括第一内层保护壳和第二内层保护壳，所述第一内层保护壳为L形结构且包括一体成型的第一竖壳和第一横壳，所述第二内层保护壳为L形结构且包括一体成型的第二竖壳和第二横壳，所述第一横壳上设有第一通孔，所述第二横壳上均匀分布有多个第二通孔，所述第一横壳卡嵌在所述第二横壳内，所述第一横壳内的所述第一通孔处设有V形弹扣，所述第一竖壳上设有第一传感器孔，所述第二竖壳上均设有第二传感器孔，所述光纤从所述第一竖壳的顶部伸入，穿过所述第一横壳和所述第二横壳，从所述第二竖壳的顶部伸出，所述光纤上设置压力传感光栅和温度补偿光栅，所述压力传感光栅从所述第一传感器孔伸出并固定在承重梁左侧面，所述温度补偿光栅从所述第二传感器孔伸出并固定在承重梁右侧面，所述压力传感光栅和所述温度补偿光栅位置相对，所述光纤在所述第一竖壳和所述第二竖壳的外部进行铠装，所述压力传感光栅和温度补偿光栅通过光纤连接并从所述安装壳内伸出分别贴在矿用车辆承重梁的两侧，所述光纤光栅传感器通过铠装光缆与光纤光栅解调仪进行连接，所述光纤光栅解调仪通过导线与微处理显示器连接，所述光纤光栅解调仪解算光纤光栅中心波长的变化并将数据信号传输至微处理显示器，所述微处理显示器包括处理器和显示器，所述处理器将收到的数据信号进行算法处理得到矿用车辆载重信息并传输至所述后台监控系统，所述显示器用于显示矿用车辆载重信息，所述后台监控系统将矿用车辆载重信息与矿用车辆合理载重区间进行数据对比，并当矿用车辆超载或载重不满的数据信号传输给所述微处理显示器，所述微处理器显示器会显示矿用车辆超载或载重不满的警报信息。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的矿用车辆称重系统，其特征在于：所述光纤光栅解调仪的解调通道为所述光纤光栅传感器数量的两倍，解调速率高于4kHz。

3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的矿用车辆称重系统，其特征在于：所述第一竖壳和所述第二竖壳的外侧均设有外层保护壳，所述外层保护壳和所述第一竖壳间设有epe填充棉，所述外层保护壳和所述第二竖壳间设有epe填充棉。

4.一种基于光纤光栅传感器的矿用车辆称重方法，采用权利要求1-3任一项所述的基于光纤光栅传感器的矿用车辆称重系统，其特征在于：

步骤1、每一光纤光栅传感器在矿用车辆承重梁受到压力产生应变时，会将接收的信号通过铠装光缆进行传输至光纤光栅解调仪来解算波长的变化；

步骤2、光纤光栅解调仪将接收到的波长信号通过导线传输至微处理显示器，微处理显示器将接收的信号进行算法解算；

步骤3、微处理显示器将矿用车辆的载重信息进行显示，并将其通过第一无线模块传输至后台监控系统，后台监控系统会通过第二无线模块对矿用车辆的超载发出警报信号，驾驶员会根据矿用车辆载重信息以及警报信号对矿用车辆的载重情况及时进行调整。

5.根据权利要求4所述的一种基于光纤光栅传感器的矿用车辆称重方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

步骤201、计算压力传感光栅和温度补偿光栅的中心波长变化；

步骤202、利用自差分补偿法原理将消除温度对应变测量的影响；

步骤203、计算光纤光栅传感器的应变量；

步骤204、计算矿用车辆的载重量。