• 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
    • / 10
    • 下载费用:30 金币  

    重庆时时彩网站网址: 一种车辆动态称重传感器.pdf

    关 键 词:
    一种 车辆 动态 称重 传感器
      专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    摘要
    申请专利号:

    CN201110099815.6

    申请日:

    2011.04.20

    公开号:

    CN102252740A

    公开日:

    2011.11.23

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):G01G 19/03申请日:20110420授权公告日:20121010终止日期:20150420|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01G 19/03申请日:20110420|||公开
    IPC分类号: G01G19/03; G01G3/12 主分类号: G01G19/03
    申请人: 东南大学
    发明人: 丁幼亮; 宋永生; 周广东; 李爱群
    地址: 211109 江苏省南京市江宁开发区东南大学路2号
    优先权:
    专利代理机构: 南京天翼专利代理有限责任公司 32112 代理人: 蒋家华
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110099815.6

    授权公告号:

    |||102252740B||||||

    法律状态公告日:

    2016.06.15|||2012.10.10|||2012.01.04|||2011.11.23

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种车辆动态称重传感器,包括光纤微弯-弹性油管传感器、光纤光栅-液压传感器、第一传输光纤、第二传输光纤、第三传输光纤、第四传输光纤、光强解调???、光波长解调??楹凸鞣?;所述光强解调??榉⒊龅募す饩谝淮涔庀艘胫凉庀宋⑼?弹性油管传感器,再经第二传输光纤将激光引出至光强解调???;所述光波长解调??榉⑸涞募す饩谌涔庀艘胫凉庀斯庹?液压传感器,再经第四传输光纤将激光引出至光波长解调???;所述过流阀上设有至少一个过流孔,光纤微弯-弹性油管传感器通过过流阀与光纤光栅-液压传感器连通。本发明抗电磁干扰能力强、测量准确、耐久性好、携带方便,且易于实现远程监控。

    权利要求书

    1.一种车辆动态称重传感器,其特征在于包括光纤微弯-弹性油管传感器(1)、光纤
    光栅-液压传感器(2)、第一传输光纤(3)、第二传输光纤(4)、第三传输光纤(5)、第
    四传输光纤(6)、光强解调???7)、光波长解调???8)和过流阀(9);所述光强解
    调???7)发出的激光经第一传输光纤(3)引入至光纤微弯-弹性油管传感器(1),再
    经第二传输光纤(4)将激光引出至光强解调???7);所述光波长解调???8)发射的
    激光经第三传输光纤(5)引入至光纤光栅-液压传感器(2),再经第四传输光纤(6)将
    激光引出至光波长解调???8);所述过流阀(9)上设有至少一个过流孔(9-1),光纤
    微弯-弹性油管传感器(1)通过过流阀(9)与光纤光栅-液压传感器(2)连通。
    2.如权利要求1所述的一种车辆动态称重传感器,其特征在于所述光纤微弯-弹性油
    管传感器(1)包括底板(1-1)、弹性油管(1-2)、光纤(1-3)、粘弹性夹层(1-4)、盖板
    (1-5);所述的底板(1-1)上设有柱形凹槽(1-1-1);所述弹性油管(1-2)外围沿纵向
    螺旋设有光纤(1-3),并位于柱形凹槽(1-1-1)内;所述盖板(1-5)设在弹性油管(1-2)
    上方;所述底板(1-1)和盖板(1-5)之间设有至少一层粘弹性夹层(1-4)。
    3.如权利要求2所述的一种车辆动态称重传感器,其特征在于所述盖板(1-5)与弹
    性油管(1-2)间还设有?;さ嫫?1-6)。
    4.如权利要求2或3所述的一种车辆动态称重传感器,其特征在于所述柱形凹槽
    (1-1-1)为边缘呈凹凸状的柱形凹槽。
    5.如权利要求2或3所述的一种车辆动态称重传感器,其特征在于光纤(1-3)纵向
    螺旋粘贴在弹性油管(1-2)外围。
    6.如权利要求2或3所述的一种车辆动态称重传感器,其特征在于所述光纤光栅-
    液压传感器(2)包括液压油缸(2-1)、活塞圆盘(2-2)、活塞杆(2-3)、光纤光栅应变传
    感器(2-4),所述液压油缸(2-1)一端通过过流阀(9)与弹性油管(1-2)连通,另一端
    设有第一圆孔(2-1-1)和第二圆孔(2-1-2);所述活塞圆盘(2-2)置于液压油缸(2-1)
    内,并通过活塞杆(2-3)与液压油缸(2-1)设有圆孔的一端固连,活塞圆盘(2-2)、液
    压油缸(2-1)、过流阀(9)和弹性油管(1-2)间形成密闭连通空间,并充满液压油(1-2-1);
    所述光纤光栅应变传感器(2-4)设在活塞杆(2-3)侧面,并由第三传输光纤(5)、第四
    传输光纤(6)分别通过第一圆孔(2-1-1)和第二圆孔(2-1-2)引出、引入光波长解调模
    块(8)。
    7.如权利要求6所述的一种车辆动态称重传感器,其特征在于液压油缸(2-1)与过
    流阀(9)间设有第一密封垫圈(2-5);活塞圆盘(2-2)与液压油缸(2-1)间设有第二密
    封垫圈(2-6)。
    8.如权利要求6所述的一种车辆动态称重传感器,其特征在于液压油缸(2-1)与过
    流阀(9)间为螺纹连接。
    9.如权利要求7所述的一种车辆动态称重传感器,其特征在于液压油缸(2-1)与过
    流阀(9)间为螺纹连接。

    说明书

    一种车辆动态称重传感器

    技术领域

    本发明涉及一种车辆动态称重传感器,主要用于道路上行驶车辆的动态信息采集。

    背景技术

    随着国民经济以及公路交通事业的发展,我国的公路交通网日益发达,公路桥梁的数
    目也日益增多。随着时间的推移,由于环境的改变、桥梁的老化等原因,桥梁结构的耐久
    性、可靠性也逐渐衰减。因此,对桥梁结构在全寿命期内进行健康监测,十分必要和意义
    重大。其中,车辆荷载作为桥梁结构最为重要的荷载之一,车辆信息采集的有效性和准确
    性对于判断桥梁结构的可靠度和剩余寿命期作用十分突出。不仅如此,准确掌握干线公路
    上的车辆重量信息对于区域内的公路网的规划和既有道路的维护也具有十分重要的意义。

    对于车辆的称重,传统的方法都是在静态下测量,要求车辆处于停止状态,测试方法
    对交通的影响很大,不适用于检测干线公路上车辆的重量信息。因此,近半个世纪以来,
    许多国家都致力于对汽车动态称重技术进行了研究,取得了一定的成果和相应的产品。然
    而,传统的动态称重传感器都是基于电学量的测量进行称重,该类传感器抗电磁干扰能力
    差、重复性低,且车辆重量的传递往往依靠机械结构进行,其灵敏度、有效性往往因内力
    的不均匀以及材料性能的变化产生较大的误差。

    近二十年来,随着光信息技术的发展,光信息产品价格逐渐降低,光纤传感技术也得
    到很大的发展。相比于传统的基于电学量的动态测量技术,光纤传感器具有灵敏度高、抗
    电磁干扰、耐腐蚀、重量轻、耗电少等优点。

    发明内容

    本发明的目的是提供一种能精确测量行驶中的车辆重量的动态称重传感器。

    为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:

    一种车辆动态称重传感器,包括光纤微弯-弹性油管传感器、光纤光栅-液压传感器、
    第一传输光纤、第二传输光纤、第三传输光纤、第四传输光纤、光强解调???、光波长解
    调??楹凸鞣?;所述光强解调??榉⒊龅募す饩谝淮涔庀艘胫凉庀宋⑼?弹性油
    管传感器,再经第二传输光纤将激光引出至光强解调???;所述光波长解调??榉⑸涞募?br />光经第三传输光纤引入至光纤光栅-液压传感器,再经第四传输光纤将激光引出至光波长
    解调???;所述过流阀上设有至少一个过流孔,光纤微弯-弹性油管传感器通过过流阀与
    光纤光栅-液压传感器连通。

    所述光纤微弯-弹性油管传感器包括底板、弹性油管、光纤、粘弹性夹层、盖板;所
    述的底板上设有柱形凹槽;所述弹性油管外围沿纵向螺旋设有光纤,且沿柱形凹槽的长度
    方向位于柱形凹槽内;所述盖板设在弹性油管上方;所述底板和盖板之间设有至少一层粘
    弹性夹层,以减轻车辆碾压传感器时的振动和缩短测试的信号稳定周期。

    所述盖板与弹性油管间还设有?;さ嫫?;所述?;さ嫫牟牧嫌叛∥⑴菥垡蚁┗蛳?br />胶。

    所述光纤优选为采用高强度的粘合剂纵向螺旋粘贴在弹性油管外围。

    所述柱形凹槽优选为边缘呈凹凸状的柱形凹槽。

    所述底板优选为高强度合金底板;所述油管的材料优选为弹性材料,更优选为弹性橡
    胶材料。本发明弹性指发生变形后能自行恢复原状的材料。

    所述光纤光栅-液压传感器包括液压油缸、活塞圆盘、活塞杆、光纤光栅应变传感器,
    所述液压油缸一端通过过流阀与弹性油管连通,另一端设有第一圆孔和第二圆孔;所述活
    塞圆盘置于液压油缸内,并通过活塞杆与液压油缸设有圆孔的一端固连,活塞圆盘、液压
    油缸、过流阀和弹性油管间形成密闭连通空间,并充满液压油;所述光纤光栅应变传感器
    设在活塞杆侧面,并由第三传输光纤、第四传输光纤分别通过第一圆孔和第二圆孔引出、
    引入光波长解调???。

    为了保证活塞圆盘、液压油缸、过流孔和弹性油管间形成密闭空间的气密性,所述压
    油缸与过流阀间还设有第一密封垫圈;活塞圆盘与液压油缸间还设有第二密封垫圈。

    所述液压油缸与过流阀间优选为螺纹连接。

    为减少液压传递过程中的压强损失,所述液压油优选为液压硅油。

    本发明在安装时,将底板安装至监测车道路面上,其余部件按照上述实现方式进行安
    装就位。本发明可以利用车辆经过时光纤发生微弯曲,光纤芯层内的激光由于光纤微弯曲
    进入包层,由光功率的损失和车辆重量的线性关系,测得车辆的重量。

    G=α·Vep????(1)

    式中,G-汽车重量;

    Vep-返回光强解调??楣夤β?;

    α-标定常数,由现场标定得到。

    汽车经过后,弹性油管恢复原来形状,光纤也随之恢复原形。

    本发明还可以通过在车辆重量下弹性油管发生变形,液压油压强增加,由液体压强和
    车辆重量之间的线性关系,得到车辆的重量。由于本发明所选用的液压油在不同点所形成
    的压强差相对于液压油自身的压强可忽略不计,所以活塞圆盘、液压油缸、过流阀和弹性
    油管间形成的密闭连通空腔内液压油压强值处处相等,即光纤微弯-弹性油管传感器和光
    纤光栅-液压传感器内的液压油的压强处处相等,由活塞杆应变与液体压强之间的线性关
    系,得到液体压强值,进而得到车辆的重量。具体原理如下:

    根据模耦合理论,光纤光栅中心波长与光纤光栅栅距的关系为:

    λB=2n·Λ????(2)

    其中,λB是光纤光栅的反射波长;n是光纤光栅纤芯的有效折射率;Λ是光纤光栅
    的栅距。光纤光栅温度、应力改变都会导致反射光的中心波长发生变化,由光纤光栅的中
    心波长漂移ΔλB与温度变化ΔT和应变变化Δε的关系:

    Δλ B λ B - ( α f + ξ ) ΔT + ( 1 - P e ) Δϵ - - - ( 3 ) ]]>

    其中,为光纤的热膨胀系数,为光纤材料的热光系数,
    为光纤材料的弹光系数。

    光纤光栅应变传感器由应变传感光纤光栅和温度补偿光纤光栅组成,设应变传感器光
    纤光栅的中心波长漂移为ΔλB,ε,温度补偿光纤光栅的中心波长漂移为ΔλB,T,则两个光纤
    光栅的(3)式分别为:

    Δλ B , ϵ λ B 1 = ( α f + ξ ) ΔT + ( 1 - P e ) Δϵ - - - ( 3 - 1 ) ]]>

    Δλ B , T λ B 2 = ( α f + ξ ) ΔT - - - ( 3 - 2 ) ]]>

    两式相减后,得:

    Δλ B , ϵ λ B 1 - Δλ B , T λ B 2 = ( 1 - P e ) Δϵ - - - ( 3 - 3 ) ]]>

    其中,λB1、λB2分别为应变传感光纤光栅初始波长,温度补偿光纤光栅初始波长。

    活塞杆与液体压强变化值之间的线性关系为:

    Δε=α1ΔP????(4)

    其中,α1为常数,由现场标定得到。

    液体压强变化值与车辆重量之间的线性关系为:

    G=α2ΔP????(5)

    其中,α2为常数,由现场标定得到。

    将式(3-3)、(4)带入到式(5)得:

    G = β 1 - P e ( Δλ B , ϵ λ B 1 - Δλ B , T λ B 2 ) - - - ( 6 ) ]]>

    其中,β=α2/α1为标定系数,由现场标定得到。

    左右两光纤光栅传感器的初始波长λB1和λB2已知,光纤材料的弹光系数Pe为已知,通
    过检测光纤光栅的波长漂移ΔλB1和ΔλB2,则车辆的重量可得。

    本发明在使用时,将两个车辆动态称重传感器前后交错布置于车道中线的左右两边,
    利用车轮到达两个传感器的时间差、传感器在车辆前进方向的距离,可求得车辆的行驶速
    度;利用前后车轮到达同一传感器的时间差和测得的行驶速度,求得车辆的轴距。

    本发明将液压系统和光纤传感技术组合对车辆进行动态称重,具有如下有益效果:可
    同时测出车辆重量、速度、车辆轴距等多组参数;采用光纤微弯、光纤光栅应变测试技术,
    抗电磁干扰能力强,测量准确度高;光纤传感元件的耐久性较传统的电学设备耐久性好,
    使用寿命长;两个传感器工作独立,相互不干扰,使得动态测试结果更加准确和可靠;传
    感器整体重量轻,安装简便,携带方便,可实现便携式监测;车辆重量监测易于实现远程
    监控;属于国家智能交通系统的范畴,市场巨大,应用前景广阔。

    附图说明

    图1是本发明的结构示意图。

    图2是本发明光纤微弯-弹性油管传感器的结构示意图。

    图3是图2垂直于弹性油管方向的侧面剖视图。

    图4是本发明光纤光栅-液压传感器的结构示意图。

    图5是图4沿A-A线的剖视图。

    图6是图4沿B-B线的剖视图。

    图7是图4沿C-C线的剖视图。

    图8是图4沿D-D线的剖视图。

    图9是图4沿E-E线的剖视图。

    图10是图4沿F-F线的剖视图。

    图11是本发明传感器在路面敷设位置示意图。

    具体实施方式

    下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

    如图1所示的动态称重传感器包括光纤微弯-弹性油管传感器1、光纤光栅-液压传感
    器2、第一传输光纤3、第二传输光纤4、第三传输光纤5、第四传输光纤6、光强解调模
    块7、光波长解调???和过流阀9;所述光强解调???发出的激光经第一传输光纤3
    引入至光纤微弯-弹性油管传感器1,再经第二传输光纤4将激光引出至光强解调???;
    所述光波长解调???发射的激光经第三传输光纤5引入至光纤光栅-液压传感器2,再
    经第四传输光纤6将激光引出至光波长解调???;所述过流阀9上设有至少一个过流孔
    9-1,光纤微弯-弹性油管传感器1通过过流阀9与光纤光栅-液压传感器2连通。

    如图2和图3所示的上述光纤微弯-弹性油管传感器1包括底板1-1、弹性油管1-2、
    光纤1-3、粘弹性夹层1-4、盖板1-5;所述的底板1-1上设有柱形凹槽1-1-1;所述弹性油
    管1-2外围沿纵向螺旋黏贴有光纤1-3,且沿柱形凹槽1-1-1的长度方向位于柱形凹槽1-1-1
    内;所述盖板1-5设在弹性油管1-2上方,盖板1-5与弹性油管1-2间还设有?;さ嫫?-6;
    所述底板1-1和盖板1-5之间设有至少一层粘弹性夹层1-4。柱形凹槽1-1-1为边缘呈凹凸
    状的柱形凹槽。?;さ嫫?-6的材料为柔性的发泡聚乙烯或柔性橡胶。弹性油管1-2的材
    料为高弹性橡胶。

    如图4至9所示的上述光纤光栅-液压传感器2包括液压油缸2-1、活塞圆盘2-2、活
    塞杆2-3、光纤光栅应变传感器2-4,所述液压油缸2-1一端通过过流阀9与弹性油管1-2
    连通,液压油缸2-1与过流阀9间为螺纹连接,另一端设有第一圆孔2-1-1和第二圆孔
    2-1-2;所述活塞圆盘2-2置于液压油缸2-1内,并通过活塞杆2-3与液压油缸2-1设有圆
    孔的一端固连,活塞圆盘2-2、液压油缸2-1、过流阀9和弹性油管1-2间形成密闭连通空
    间,并充满液压油1-2-1;所述光纤光栅应变传感器2-4设在活塞杆2-3侧面,并由第三
    传输光纤5、第四传输光纤6分别通过第一圆孔2-1-1和第二圆孔2-1-2引出、引入光波
    长解调???。所述压油缸2-1与过流阀9间设有第一密封垫圈2-5;活塞圆盘2-2与液压
    油缸2-1间设有第二密封垫圈2-6。所述液压油1-2-1为液压硅油。

    如图10所示,将本发明的组合式车辆动态称重传感器安装至监测车道位置,当车辆
    经过光纤微弯-弹性油管传感器1时,敷设在弹性油管1-2表面的光纤1-3在车辆碾压和柱
    形凹槽1-1-1共同作用下发生微弯变形。光纤1-3内的部分光因光纤微弯变形进入包层,
    返回光强解调???的光强减弱,由式(1)计算得到车辆重量。

    也可通过如下方法测量车辆重量:当车辆经过光纤微弯-弹性油管传感器1时,弹性
    油管1-2内的液压油1-2-1压强因车辆碾压而增大。由于封闭腔内的液体压强处处相等,
    光纤光栅-液压传感器2内的液压油1-2-1压强增大,液压油1-4压力作用于活塞圆盘2-2,
    活塞杆因液压油缸2-1的约束而发生轴向压缩变形,粘贴在活塞杆侧面的光纤光栅在压缩
    应变下的光强频率值发生漂移,由式(6),计算得到车辆重量。

    将一组本发明动态称重传感器按图10所示位置安装至监测车道上,即可实现对汽车
    轴重、整车重量、到达时间、行驶速度、轴距等参数的测量。以两轴四轮汽车为例,计汽
    车的右前轮到达车道右侧的传感器时光纤应变发生突变的时间t1,右后轮到达车道右侧的
    传感器时光纤应变发生突变的时间t2,左前轮到达车道左侧的传感器时光纤发生突变的时
    间t1’,左到达车道左侧的传感器时光纤发生突变的时间t2’。已知传感器之间沿汽车行驶
    方向的距离s,则汽车行驶速度:v=s/(t1’-t1)或v=s/(t2’-t2);汽车的轴距为d=v·(t2-t1)
    或d=v·(t2’-t1’)。分别累加前、后轮重即得到汽车前、后轴重,累加各轴轴重得到整车重
    量。

    关于本文
    本文标题:一种车辆动态称重传感器.pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-5878580.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    [email protected] 2017-2018 www.4mum.com.cn网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
     


    收起
    展开
  • 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
  • 赌骰子押大小破解 pk10技巧345678不定位 pk10一天稳赚5000图片 快乐三分单双稳赚技巧 彩票双面盘什么意思 皇冠时时彩计划软件 江苏时时规则 稳赚的足球竞彩分类 太子中心是哪个网站 黑龙江时时停了 3d直选包号价目表 奇趣分分彩最聪明的玩法 北京pk10软件 大乐透中奖计算器 看七星彩直码信息 江西老时时开奖直播