[實用新型]光纖光柵輪軸識別傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620157201.3
• 申請日: 2006-11-07
• 公開（公告）號: CN200996878Y
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張東生;姜德生;王立新;李微;范典;李維來
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01D5/353;G07B15/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王玉華

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種光纖光柵輪軸識別傳感器，涉及對車輛輪胎數(shù)量、輪軸數(shù)量的檢測，主要應(yīng)用于公路收費站的計重收費系統(tǒng)，超限運輸管理系統(tǒng)，車型自動分類系統(tǒng)等領(lǐng)域。

技術(shù)背景

輪軸識別傳感器的作用是正確判別通過的車軸每側(cè)是單輪還是雙輪，同時與秤臺一起判別軸型是單軸還是雙聯(lián)軸或三聯(lián)軸。現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)采用的檢測組件的不同，可分為稱重傳感器型和非接觸開關(guān)式兩大類。相對來說，觸點開關(guān)式的由于有機械運動，對防水要求特別高，也容易出現(xiàn)磨損問題，但控制電路較為簡單，無傳感器漂移等問題。稱重傳感器方式?jīng)]有機械運動，因而機械磨損要小得多，但防水性能仍是決定輪軸識別器可靠性的主要因數(shù)。

目前國內(nèi)普遍使用的輪軸識別器一般采用電類傳感器比較多。這類傳感器工作在惡劣的場合及潮濕環(huán)境中，因此工作容易受到腐蝕，易受電磁干擾，使用壽命短，故障率高，可靠性也差等缺陷。

由于上述幾種傳感器存在明顯的缺陷，所以車輛的分類管理急待解決。本實用新型的目的在于針對工程應(yīng)用中的實際需要和現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種采用貼有光纖光柵的簡支梁做傳感探頭的光纖光柵輪軸識別傳感器，它解決了傳統(tǒng)的電類輪軸識別傳感器怕水，怕電磁干擾等惡劣環(huán)境的難題，具有結(jié)構(gòu)簡單，長期穩(wěn)定可靠、防潮、防電磁干擾等。是傳統(tǒng)的電類傳感器所無法比擬的。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型采用光波長編碼，將壓力信號轉(zhuǎn)換成光信號，具體方法是采用貼有光纖光柵的簡支梁做傳感探頭，當(dāng)車輛經(jīng)過識別傳感器時，圓柱形壓頭受到壓力作用出現(xiàn)向下位移，簡支梁受到傳遞的壓力發(fā)生形變，使貼在上面的光纖光柵受到拉伸，致使布拉格反射波長發(fā)生漂移變化，通過檢測波長的變化，就可知道壓力的大小，進(jìn)而對輪軸狀態(tài)進(jìn)行判斷。與傳統(tǒng)的電類輪軸識別傳感器相比，在測量的穩(wěn)定性、靈敏度和精確度方面有較大提高。

本實用新型是通過以下結(jié)構(gòu)和方法來實現(xiàn)的：

將圓柱形壓頭3嵌入在圓桶形的機盒4相對應(yīng)的圓孔內(nèi)，簡支梁2放在機盒里的卡槽處，傳感光纖穿過機盒側(cè)壁的兩個小孔，使光纖光柵1進(jìn)入機盒內(nèi)；并將兩端固定在密封蓋6上，將光纖光柵1粘貼在撓度可調(diào)諧的簡支梁2的軸向中心位置處，使其能夠有較高的響應(yīng)靈敏度；穿過光纖的小孔涂上粘膠，防止光纖折斷；最后蓋上密封蓋6，并用螺絲5將機盒密封，使里面的簡支梁兩端固定。

檢測時由于圓柱形壓頭3受到壓力下壓，使簡支梁的撓度改變。簡支梁2撓度的改變，使光纖光柵的周期發(fā)生相應(yīng)的變化，由光纖光柵的反射特性得知，將導(dǎo)致它的反射波長隨之發(fā)生漂移，再通過波長解調(diào)系統(tǒng)以及光電轉(zhuǎn)換等信息處理，即可檢測出這種變化。這就是本發(fā)明測量的基本原理。

本實用新型能夠完成對車輛輪胎數(shù)量、輪軸數(shù)量的檢測，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，能夠在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)測，同時，在測量的穩(wěn)定性、靈敏度和精確度方面有較大提高。

本項發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下突出特點：

1、用光纖光柵作為傳感器件，是基于光信號調(diào)制的光纖傳感技術(shù)；

2、防潮、防電磁干擾，適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境條件，長期穩(wěn)定性好，使用壽命長；

3、輪軸識別傳感器采用簡支梁結(jié)構(gòu)，工藝簡便，質(zhì)量穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明光纖光柵輪軸識別傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-光纖光柵，2-簡支梁，3-圓柱形壓頭，4-機盒，5-螺絲，6-密封蓋。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。

本實用新型光纖光柵輪軸識別傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：光纖光柵1，簡支梁2，圓柱形壓頭3，機盒4，螺絲5，密封蓋6。本發(fā)明的連接方式為：圓柱形壓頭3嵌入機盒4相對應(yīng)的圓孔內(nèi)；簡支梁2放在機盒里的卡槽處，傳感光纖穿過機盒側(cè)壁的兩個小孔，使光纖光柵1進(jìn)入機盒內(nèi)；把光纖光柵1粘貼于簡支梁2的軸向中心位置處，使其能夠有較高的響應(yīng)靈敏度；穿過光纖的小孔涂上粘膠，防止光纖折斷；最后蓋上密封蓋6，并用螺絲5將機盒密封，使里面的簡支梁兩端固定。

在實測過程中，汽車經(jīng)過輪軸識別傳感器，車輪軋過壓頭3，壓頭向下位移將壓力傳遞給簡支梁2，簡支梁2發(fā)生形變，并使光纖光柵1隨之變化，光纖光柵感測到壓力后，布拉格反射波長發(fā)生漂移，將反射的光信號通過波長解調(diào)儀，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，送入計算機或單片機進(jìn)行處理，直接顯示輪軸識別傳感器受到的壓力信息，進(jìn)而對輪胎和輪軸數(shù)量進(jìn)行判斷，達(dá)到自動識別車輛輪軸的目的。