随着国民经济的发展,我国高等级公路通车里程大幅提高,公路运输已经成为最重要的运输方式之一。但由于高等级公路管理硬件落后、相关体制不完善以及运输户主片面追求利益最大化等多种因素,使得超限超载成为公路运输中的首要问题。有效的抑制超限超载现象的重要手段就是在线对车辆进行超限超载的检测。对该技术的研究,已成为近年来的热点。 目前国内各高等级公路、桥梁上使用的汽车称重系统,大都采用传统的基于电应变片的汽车衡(地秤),但存在着灵敏度低和零点漂移大的问题,而且抗干扰性能、动态性能、耐环境腐蚀性能均差。这样就给计量工作带来了很大的误差,也造成了国家税费的流失。所以,我们急需开发出高精度、较高通过车速、抗干扰能力强、价格较低的动态称重技术,这无疑将对我国公路运输事业的发展具有深远的意义。 本课题针对实际动态车辆称重的技术中存在的问题,介绍了一种光纤光栅悬臂称重传感器和双光栅组单梁式称重系统。本文从称重传感器的系统设计、工作原理、实验方案设计、实验结果比较以及测量误差分析等方面详细阐述了采用光纤光栅进行车辆载重检测的新方法,并着重对光纤光栅称重传感器的传感性能、工艺性、封装技术等进行了系统分析和研究。此外,通过比较悬臂式和单梁式两种不同实验模型下的测量结果,重点分析了在实际测量中影响测量精度的误差来源,提出了减小测量误差的相应措施,对实际车辆载重检测技术的应用起到了积极的指导作用。 本文所做的主要工作包括: 1、分析了传统的汽车称重传感器对交通部门有效地实施超限管理的局限性和不足,针对光纤中心提出的光纤光栅称重传感器的构想,进行了设计、计算和实验验证工作。 2、将20t悬臂梁电应变刚性体改制成光纤光栅传感器;并研制一种双光栅组单梁式称重系统。 3、在实验模型上对光纤光栅用于称重的准确度和重复性进行了一系列实验,并在实验模型上进行了人工模拟干扰实验。 4、结合试验测量的分析结果,对光纤光栅用于车辆载重的检测系统提出了相应的改进措施。 实验结果表明:本文的基于FBG的称重传感器的设计方法可行,适用于车辆的超限超载检测,具有广阔的应用前景。