新型平板式光子动态汽车衡的设计与应用

目前绝大多数秤台都采用传统的压力传感器.该传感器主要利用了电阻应变片原理,这一型式是从静态汽车衡继承而来,运用在动态汽车衡上有其一定的局限。在环境恶劣、车流量大的高速公路工作条件下,应变片易受外界环境腐蚀.传感器绝缘性能下降,加上电磁干扰等因素.最终影响测量结果。

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新平式子态车设与用型板光动汽衡的计应南京好望全兴称重系统有限公司杨硕

目前绝大多数秤台都采用传统的压力传感器 该传感器主要利用了电阻应变片原理，这一型式是从静态汽车

◆

在结构上，台超薄，有 3 m工简便易维护：秤只 c施采

用无源光传导器件为传感器主件 .此可以减少外界干扰因及环境因素对系统的破坏 .检测到的信号可用光缆远距其离、低损耗、无差错传输。

衡继承而来，运用在动态汽车衡上有其一定的局限。在环境恶劣、车流量大的高速公路工作条件下，应变片易受外界环境腐蚀 传感器绝缘性能下降，加上电磁干扰等因素 .最终影响测量结果。

光子秤设计原理无论是传统的电阻应变片方法还是现代的光纤传感器

光纤应变传感器一

方法，都是为了对材料在重量作用下产生的应力进行测量。目前 光栅应用于应力测量的方法有三种： ◆利用双光束干涉技术的光纤迈克尔逊 ( c es n) Mi h Io

、

光纤应变传感器具备以下优势：

抗电磁干扰 尺寸小；重量轻：耐高温；传输距离

远；复用能力强；耐腐蚀；高灵敏度；无源器件、易形变。

传感器和光纤马赫一泽德 ( a h Ze n e )传感器； M c - hd r

◆

利用多光束干涉技术的光纤法布里一珀罗 ( b y Fa — r

二、由于上述的诱人特性，其应用于工业领域的优势十分明显。但是，要应用于车辆的动态测量还主要存在

P rt传感器 eo )

◆光纤布喇格 ( rg )光栅传感器。 Ba g 本文阐述的光纤光栅传感器便属于光纤布喇格光栅传感器 (B F G)。由于由石英材料制成的光纤光栅在测量的

以下的几个主要技术问题：大范围、高精度、快速实时测量；光栅波长发生变化时，正确地分辨波长的改变是 由温度变化引起的还是由应力产生的应变引起的重量

应力范围内可以看成为一遵循胡克定理的理想弹性体因此，用来作为传感器

,其自身不会引入系统误差。光

在不同部位测量时的偏载问题；温度引起测量参数的变化造成零点测量偏移问题 j秤台台面中光纤的封装问题能正确传递外部应变并且避免光纤在高速车辆撞击下的损坏和长期使用的磨损损坏；数据的采集、计算以

子秤的主要测量原理是利用了光栅的布喇格长入B式：入B一 2公 n八

( g )波 B g r a

式中，为芯模有效折射率八为纤芯的光栅周期。当 n光纤光栅所处环境的温度、应力、应变或其它物理量发生变化时，光栅的周期或纤芯折射率将发生变化 反射光的波长也随之发生变化，过测量物理量变化前后反射通

及与各个设备逻辑配合的问题产品的批量生产质量控制问题。

光变送动态称重系统特性南京好望公司应用国际先进技术，联合多所高等院校，经过多年的研究成功地解决了光纤传感器在动态车

光波长的变化，就可以获得待测物理量的变化情况。如

果将这种光纤嵌入秤台构件表面，当秤台的基体材料在外力的作用下发生的形变时形变传递到光栅的测量区域，导致光纤光栅的折射率周期八以及有芯模有效折射会

辆计量中存在的上述问题，推出了具有国家专利的光变送动态称重系统。本系统具有以下特性： ◆高灵敏度、高动态频响，带宽高：◆系统的动态测量范围 0.~ 6 0#E对应于动态轴 1 00,

率 n生改变，而产生布喇格中心波长的变化。发从然而现有的检测手段如果想完成如此微小的检测，

需要配置高端的运算装置以及高精度的可调谐半导体激光源，这使得基于光纤布喇格光栅传感器原理的测量设

重衡的进度相当于 0.uE每分度值 ( g,小分度值可达 2/ k )最0 . kg: 5

备几乎不可能用于实际的产品中。我们在光纤布喇格光栅传感器的基础上，经过多次实验，最终选取了在光纤纵向上具备一定函数关系的非均匀光栅作为的光纤传感器，通过光栅解调系统检测波长，相位的变化，然后 . 根

◆

动态频带宽，可达 0 1 1, 0 H .~ 0O 0 z◆~

具有自动标定功能，可以进行定期自动校准，进

步提高系统的准确性和长期的系统准确稳定：

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