用于动态称重的光纤F-P腔式测力装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于动态称重的光纤F

【技术实现步骤摘要】
用于动态称重的光纤F
‑
P腔式测力装置及方法


[0001]本专利技术涉及道路安全
，尤其是涉及一种用于动态称重的光纤F
‑
P腔式测力装置。

技术介绍

[0002]近年来，城市道路特别是高架匝道的超限事故时有发生。其主要原因在于行驶车辆的载重超过城市道路的设计阈值，因此针对关键路段的称重需求变得尤为突出。由于行驶的车辆为动态，因此关键路口称重的技术要点在于怎么样适用于动态称重的情形。
[0003]压电传感技术是目前使用最广泛的动态称重传感技术，包括压电陶瓷、压电聚合物和压电石英，其主要用于公路超限治理站。传统的压点传感器主要存在以下缺陷：(1)精度容易受到复杂环境的影响，在电噪声、温度和电磁场下，很难保证压电传感器的线性度；(2)安装和后续维护的成本非常高。上述缺点限制了这类称重装置的布设难以大批量设置在交通路口(如匝道)乃至整个道路网。
[0004]因此，亟需设计一种称重准确、价格低廉的动态称重装置，可大规模应用于关键交通路口(如匝道)乃至整个道路网络。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种用于动态称重的光纤F
‑
P腔式测力装置及方法，可应对大范围、不停车的车辆动态称重问题，且可适用于交通路口处高温、高湿、磁场干扰等恶劣环境。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于动态称重的光纤F
>‑
P腔式测力装置，该装置包括：
[0008]液压缸，用于承载车辆荷载；
[0009]F
‑
P腔可调滤波传感器，设置在所述液压缸一端，与液压缸一起构成传感器单元，用于将所述液压缸输出的车辆荷载信息转化为光纤光栅传感阵列的波长偏移信息；
[0010]光纤光栅解调设备，用于将F
‑
P腔可调滤波传感器输出的波长偏移信息解调为车辆荷载信息。
[0011]优选地，所述液压缸包括缸体，缸体内设置有一液压活塞，缸体内填充有传压介质；所述F
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P腔可调滤波传感器的探头伸入所述传压介质中；所述液压缸将车辆荷载信息通过传压介质传递给F
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P腔可调滤波传感器。
[0012]优选地，所述液压缸的缸体上部设置有上阀门，缸体下部设置有下阀门，所述上阀门和下阀门与缸体的接触部位均设置有密封垫片。
[0013]优选地，所述液压缸内填充的液压介质为液压油。
[0014]优选地，所述液压缸的材质为SUS304。
[0015]优选地，所述装置还包括与所述光纤光栅解调设备连接的系统软件平台，用于实
现车辆相关信息的显示、存储和管理。
[0016]根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于动态称重的光纤F
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P腔式测力方法，该方法包括：
[0017]步骤S1、布设所述的动态称重的光纤F
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P腔式测力装置，获取F
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P腔可调滤波传感器的波长偏移信息Δw，
[0018]步骤S2、根据传感器单元的介质压力P与波长偏移Δw之间线性比例关系，基于步骤S1中的波长偏移信息Δw，得到介质压力P；
[0019]步骤S3、基于获取到的介质压力P，利用传递函数解算得到车辆荷载F。
[0020]优选地，所述步骤S3中基于获取到的介质压力P，利用传递函数解算得到车辆荷载F，其中，传递函数的输入为车辆荷载F，输出包括活塞移动速度v和介质压力P，对应的表达式分别为：
[0021][0022][0023]式中，W
n
是液压缸的自然角频率，ζ是液压缸的阻尼比，A、B、K、κ、V为F
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P腔可调滤波传感器的相关参数，分别代表传感单元活塞面积、粘性阻尼系数、油弹性模量、泄漏常数、缸内腔体体积。
[0024]优选地，所述液压缸的自然角频率W
n
、液压缸的阻尼比ζ，计算表达式分别为：
[0025][0026][0027]式中，m为液压缸活塞的质量。
[0028]优选地，所述步骤S1还包括对F
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P腔可调滤波传感器的波长偏移Δw进行温度补偿，通过设定的线性温度系数进行温度补偿。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0030]1)本专利技术设计的用于动态称重的光纤F
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P腔式测力装置，利用F
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P腔MEMS光纤压力传感器具备的尺寸小、准确度高、动态范围大的特点，更加适用于交通路口处高温、高湿、磁场干扰等恶劣环境，可以应对大范围、不停车的车辆动态称重问题；
[0031]2)采用液压缸承载车辆荷载，机械结构简单可靠，受力性能良好；且可有效保护传感器，满足传感器工作时的“小位移”和“大量程”两方面要求；
[0032]3)光纤光栅解调设备解调精度高，稳定性强、实时性好、抗干扰性强；
[0033]4)本专利技术的装置不仅可以用于公路上所有车辆的超载预判、桥梁的超载报警以及隧道保护，还可以收集、统计在公路上行驶车辆的资料(包括车流量、车速、轴距、轴数等)以及车辆类型的分布比例，为公路桥梁的设计、加固、养护以及智能交通的开发提供数据和技术支持，具有重大的意义。
[0034]5)通过对F
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P腔可调滤波传感器的波长偏移Δw进行温度线性补偿，提高了交通路口处高温恶劣环境下的测力精准度。
附图说明
[0035]图1为本专利技术的F
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P腔体可调谐滤波器的结构；
[0036]图2为本专利技术的用于动态称重的光纤F
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P腔式测力装置结构示意图；
[0037]图3为实施例中的动态加载试验结果图；
[0038]图4为实施例中的温度试验结果图；
[0039]附图标记：1
‑
介质压力方向，2
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腔体，3
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光垂度仪器，4
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光纤，5
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光学透镜，6为上阀门，7
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下阀门，8
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F
‑
P腔可调滤波传感器，9
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液压缸活塞，10
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荷载，11
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液压油。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0041]实施例1
[0042]本实施例给出了一种用于动态称重的光纤F
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P腔式测力装置，该装置包括：
[0043]液压缸，用于承载车辆荷载；其中，液压缸包括缸体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于动态称重的光纤F
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P腔式测力装置，其特征在于，该装置包括：液压缸，用于承载车辆荷载；F
‑
P腔可调滤波传感器，设置在所述液压缸一端，与液压缸一起构成传感器单元，用于将所述液压缸输出的车辆荷载信息转化为光纤光栅传感阵列的波长偏移信息；光纤光栅解调设备，用于将F
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P腔可调滤波传感器输出的波长偏移信息解调为车辆荷载信息。2.根据权利要求1所述的一种用于动态称重的光纤F
‑
P腔式测力装置，其特征在于，所述液压缸包括缸体，缸体内设置有一液压活塞，缸体内填充有传压介质；所述F
‑
P腔可调滤波传感器的探头伸入所述传压介质中；所述液压缸将车辆荷载信息通过传压介质传递给F
‑
P腔可调滤波传感器。3.根据权利要求1所述的一种用于动态称重的光纤F
‑
P腔式测力装置，其特征在于，所述液压缸的缸体上部设置有上阀门，缸体下部设置有下阀门，所述上阀门和下阀门与缸体的接触部位均设置有密封垫片。4.根据权利要求1所述的一种用于动态称重的光纤F
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P腔式测力装置，其特征在于，所述液压缸内填充的液压介质为液压油。5.根据权利要求1所述的一种用于动态称重的光纤F
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P腔式测力装置，其特征在于，所述液压缸的材质为SUS304。6.根据权利要求1所述的一种用于动态称重的光纤F
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P腔式测力装置，其特征在于，所述装置还包括与所述光纤光栅解调设备连接的系统软件平台，用于实现车辆相...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鸿铎，彭科迪，赵彩，凌建明，马鲁宽，边泽英，
申请(专利权)人：上海同仕交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：