[發(fā)明專利]具有柔性放大結(jié)構(gòu)的動態(tài)軌道稱重光纖光柵壓力傳感器

在審

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• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN112097884A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊洋;王文成;高攀;賈志寧;楊洋;錢戈;徐志敏
• 申請（專利權(quán)）人: 承德石油高等?？茖W(xué)校;承德市五岳測控技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01G19/04
• 分類號: G01G19/04;G01G3/12;G01L1/24
• 代理公司: 六安市新圖匠心專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34139
• 代理人: 朱小杰

本發(fā)明涉及壓力傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有柔性放大結(jié)構(gòu)的動態(tài)軌道稱重光纖光柵壓力傳感器，包括柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)、光纖光柵、光纖光柵圓柱端子，所述柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)包括固定端、短臂、長臂、游動端、柔性鉸鏈和鉸鏈支撐，所述鉸鏈支撐的兩端均連接有柔性鉸鏈，所述短臂和長臂之間一體成型，短臂和長臂接觸處與柔性鉸鏈相連接，所述的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的游動端與所述的光纖光柵圓柱端子固定連接，光纖光柵圓柱端子套接在光纖光柵的外側(cè)，所述固定端與軌道固定連接，游動端與軌道之間存在間隙，本發(fā)明工作過程中柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)較現(xiàn)有的軌道稱重傳感器位移放大裝置位移放大幅增大，靈敏度高，穩(wěn)定性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓力傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有柔性放大結(jié)構(gòu)的動態(tài)軌道稱重光纖光柵壓力傳感器。

背景技術(shù)

動態(tài)軌道稱重技術(shù)是制止超限、超載運(yùn)輸、鐵路、橋梁，減少交通事故的有效手段，也是實現(xiàn)交通運(yùn)輸管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)動態(tài)軌道稱重方法包括：電阻應(yīng)變片式動態(tài)稱重儀、壓電式動態(tài)稱重儀、電容式動態(tài)稱重儀、壓力盒式動態(tài)稱重儀等。上述傳統(tǒng)測試方法使用的是傳統(tǒng)技術(shù)，因此可靠性比較強(qiáng)，精度也比較高。

本專利申請單位之一的企業(yè)使用電阻應(yīng)變片式動態(tài)稱重儀開展動態(tài)軌道稱重，其測試系統(tǒng)分辨率在100噸時可以達(dá)到10公斤，測量精度可以達(dá)到萬分之三。這些方法的共同特點都是應(yīng)用壓力傳感器，而將這種傳統(tǒng)壓力傳感器用于動態(tài)軌道稱重時，在技術(shù)上存在一些問題：有些壓力傳感器有些要在鋼軌上打孔，從而破壞鋼軌的機(jī)械性能，這在承載高速運(yùn)行列車的鋼軌上是不允許的；有些則受電磁干擾嚴(yán)重，影響測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；有些則是響應(yīng)時間慢，且伴隨速度提升測量精度下降，不適應(yīng)快速動態(tài)軌道稱重的技術(shù)要求。為此我們提出引入新型光纖光柵(FBG)壓力傳感器來解決上述存在的問題，但應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)車輛通過軌道時，軌道產(chǎn)生變形，這種變形通常非常微小，因此利用一般的方法將FBG壓力傳感器安裝在軌道上，很難靈敏的感知這種形變使傳感器引起較大的波長移動，從而使得傳感器靈敏度不高。

為解決上述問題，本發(fā)明提出了采用具有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的動態(tài)軌道稱重光纖光柵壓力傳感器。這種新型傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)時間快、本質(zhì)安全、不受電磁干擾的特點，同時還具有結(jié)構(gòu)簡潔，安裝便利，不破壞鋼軌的結(jié)構(gòu)等特點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的具有柔性放大結(jié)構(gòu)的動態(tài)軌道稱重光纖光柵壓力傳感器。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

具有柔性放大結(jié)構(gòu)的動態(tài)軌道稱重光纖光柵壓力傳感器，包括柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)、光纖光柵、光纖光柵圓柱端子，所述柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)包括固定端、短臂、長臂、游動端、柔性鉸鏈和鉸鏈支撐，所述鉸鏈支撐的兩端均連接有柔性鉸鏈，所述短臂和長臂之間一體成型，短臂和長臂接觸處與柔性鉸鏈相連接，所述的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的游動端與所述的光纖光柵圓柱端子固定連接，光纖光柵圓柱端子套接在光纖光柵的外側(cè)，所述固定端與軌道固定連接，游動端與軌道之間存在間隙。

優(yōu)選的，所述柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的柔性鉸鏈寬度為所述的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的鉸鏈支撐寬度的0.3倍～0.5倍。

優(yōu)選的，所述柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的短臂長度為長臂長度的0.15倍～0.25倍。

優(yōu)選的，所述柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)相對所述的軌道長度方向上的對稱面斜45°對稱布置。

優(yōu)選的，所述柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的下固定端相對所述的軌道長度方向上的對稱面的距離為50mm～60mm。

優(yōu)選的，所述柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的下固定端相對軌道下底面距離為50mm～70mm。

優(yōu)選的，所述的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的固定端與所述軌道的固聯(lián)面積遠(yuǎn)小于固定端的端面面積。

優(yōu)選的，所述光纖光柵圓柱端子沿所述的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的游動端端面寬度方向的對稱面固定布置。