光纤光栅动态称重传感器研究

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交通运输业的发展无疑对国民经济建设起到了积极的推动作用,但是营运车辆超载的现象却屡禁不止,因此加强公路运输的管理、保障行车安全等问题显得日趋重要。车辆动态称重,即在非停车的运动状态下的称重,与停车状态下的静态称重相比,其主要特点是节省时间,效率高,使得称重时不至于造成对正常交通的干扰。该技术的研究对于保护公路的正常使用有着重要的经济意义和社会价值。随着智能感知材料的发展,尤其是以光纤光栅为代表的光纤传感元件的发展,为称重系统的研究提供了崭新的途径和广阔的生机。光纤光栅传感技术是一种新型的传感技术,它通过布喇格反射波长的移动量来获得诸如应力、温度、振动、加速度等外部参量,具有不受环境噪声干扰、集传感与传输于一体、构造简单、使用方便等优点,能够极大地提高产品的安全性、可靠性以及灵敏性。因而,在汽车称重系统中,光纤Bragg光栅传感技术的应用将具有广泛的应用前景。本课题针对传统动态车辆称重传感器存在的问题,设计了一种基于等强度梁的光纤光栅动态称重传感器。本文首先分析了基于光纤布喇格光栅的应变传感模型,利用等强度梁进行了验证应力和波长相对变化线性关系的实验。在此基础上通过分析称重传感器的受力情况给出了我们的动态称重传感器设计方案,并进行了静态测试和动态测试实验。对测试结果应用防脉冲干扰的算术平均滤波处理后得到结论,在车速为5km/h以下时,动态测量绝对平均误差为2.96%,证明了本论文的设计有着较好的测量精度,但噪声问题还有待进一步考虑和解决。总之,本文对利用光纤布喇格光栅制作车辆动态称重传感器从理论和技术上进行了可行性研究,根据目前的静态测试实验和动态测试实验,可以认为本论文设计的动态称重传感器是比较成功的。由于光纤布喇格光栅具有许多优于传统传感器件的优点,相信据此制作的动态称重传感器不仅具有学术意义,也将拥有潜在的技术应用市场。
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