一种免速度传感器的光纤传感连续自动称重系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种免速度传感器的光纤传感连续自动称重系统，包括第一光纤光栅传感称重装置、第二光纤光栅传感称重装置、光纤光栅解调仪和计算机；第一光纤光栅传感称重装置和第二光纤光栅传感称重装置分别包括用于传递物料输送带上物料的重量的传力部件和用于将物料的重量转换为光信号的光纤光栅应变传感器，传力部件设置在物料输送带的前端和后端，光纤光栅应变传感器的输出端通过传输光路与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪将两路光信号转换为数字信号后传输给计算机。本发明专利技术实现了现场检测元件全光纤化，彻底免除了电类传感元件，使得称重系统能适应恶劣的监测环境；减少了一个测量单元，从而减少了一个误差源，降低了称重系统的故障率。

【技术实现步骤摘要】
一种免速度传感器的光纤传感连续自动称重系统及方法
本专利技术涉及光纤传感技术和动态称重衡器技术，特别涉及一种连续自动称重技术。
技术介绍
连续自动称重系统作用是用于输送物料过程中的计量，广泛地应用在粮食、煤炭、矿山、冶金、建材、制药等领域。连续自动称重系统需具备两个基本的功能，一是物料连续载荷的检测，二是输送速度的检测。目前，国内外连续自动称重系统中物料连续载荷基本上都是通过电类传感元件来检测，然而因为电类传感元件是有源器件，防潮防湿能力、抗电磁干扰能力、长期稳定性能在恶劣的监测条件下均表现较差，当长时间用在复杂监测环境下时，容易发生零点漂移等故障，极大的影响了监测结果的准确性和可靠性，另外，电信号在信道中的传输距离很短，使得称重系统信号传输线缆的铺设受到限制。针对电类传感器存在的问题，需从传感原理和方法做出改进。光纤传感技术本质上具备良好的抗电磁干扰能力和防爆能力，同时随着制作工艺的深入研究和改进，使其具备宽动态监测范围、高灵敏度等特点，光信号传输距离长，便于组网，因此受到了国内外研究人员的广泛关注。特别是光纤光栅传感检测技术，还具备结构体积小、便于灵活的结构设计、封装工艺易于操作、可实现多参数的检测等突出特点。因此将光纤传感技术引入到连续自动称重系统中，具有积极作用。目前查到光纤传感技术用于连续自动称重的相关专利有：差动应变式光纤Bragg光栅悬浮型皮带秤，专利号为CN201020103073.0，该专利利用了光纤光栅传感技术，采用了悬臂梁式结构实现物料称重，但是未对速度检测进行任何说明。对输送速度的检测，目前采取的方法是在物料输送设备上安装速度传感器，但是，速度传感器和称重装置安装的位置不在同一处，这导致速度的检测结果和瞬时重量处的速度很难保持同步，最终影响到连续自动称重系统输出结果的精度。另外，速度传感器安装的方法通常是在物料输送带上安装一个转轮，通过测量转轮的转速间接得到物料带的输送速度，这种开放式的安装易受输送带工况的影响，例如有物料洒落在输送带和转轮之间、输送带和转轮之间有相对滑动、输送带张力的变化等等，都会导致速度测量结果不准确。针对上述问题，专利技术专利“免速度传感器皮带秤”(专利号：CN200610170293.3)采用了托辊上安装偏心块的方法实现了无速度传感器的连续自动称重功能，但免除速度传感器的连续自动称重方法应不限于这一种。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的问题，本专利技术提供了一种免速度传感器的光纤传感连续自动称重系统及方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种免速度传感器的光纤传感连续自动称重系统，其特征在于：它包括第一光纤光栅传感称重装置、第二光纤光栅传感称重装置、光纤光栅解调仪和计算机；其中第一光纤光栅传感称重装置和第二光纤光栅传感称重装置的结构相同，分别包括用于传递物料输送带上物料的重量的传力部件和用于将物料的重量转换为光信号的光纤光栅应变传感器，两个传力部件分别设置在物料输送带按物料传送方向的前端和后端，传力部件的输出端分别与光纤光栅应变传感器的输入端连接，两个光纤光栅应变传感器的输出端均通过传输光路与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪将两路光信号转换为数字信号后通过通信接口传输给计算机。按上述方案，所述的传力部件为桥式、悬臂梁式、平行梁式和轴销式结构中的一种。一种利用上述免速度传感器的光纤传感连续自动称重系统实现的光纤传感连续自动称重方法，其特征在于：它包括以下步骤：实时采集光纤光栅应变传感器的信号即得到物料连续载荷信号，令第一光纤光栅传感称重装置和第二光纤光栅传感称重装置检测到的物料连续载荷信号分别为q1(t)和q2(t)，求这两路信号的互相关函数：R(τ)＝∫q1(t)q2(t+τ)dt(1)，找出R(τ)的极大值Max(R(τ))对应的时刻t0，则t0即q1(t)和q2(t)之间的时延；求出物料输送带的传输速度V：V＝L/t0(2)，式中L为两个传力部件之间的距离；获得t1时刻到t2时刻的累计流量Q：式中q(t)为任意一个光纤光栅传感称重装置检测到的物料连续载荷信号。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术提供的免速度传感器的光纤传感连续自动称重方案，免除了速度传感器，这直接带来两方面的好处：一是实现了现场检测元件全光纤化，现场彻底免除了电类传感元件，使得称重系统能适应恶劣的监测环境，特别适合易燃、易爆物料连续自动称重的场合；二是减少了一个测量单元，从而减少了一个误差源，还降低了称重系统的故障率，这使系统的稳定性和可靠性得以提高。2、传力部件发展的较为成熟，可采用
技术介绍
中提及的悬臂梁式结构，还可以采用桥式、平行梁式和轴销式等各种结构，均可以达到传递物料重量的作用，这样也进一步的保证了参数采集的可行性和可靠性。附图说明图1为本专利技术一实施例的结构示意图。图2为本专利技术一实施例第一光纤光栅传感称重装置的实测数据曲线图。图3为本专利技术一实施例第二光纤光栅传感称重装置的实测数据曲线图。图4为图2和图3的曲线数据得到的互相关联数据曲线。图中：1-物料机入口，2-物料输送带，3-第一光纤光栅传感称重装置，4-第二光纤光栅传感称重装置，5-第一传力部件，6-第一光纤光栅应变传感器，7-第二传力部件，8-第二光纤光栅应变传感器，9-第一传输光路，10-第二传输光路，11-光纤光栅解调仪，12-计算机。具体实施方式下面结合具体实例和附图对本专利技术做进一步说明。图1为本专利技术一实施例的结构示意图，它包括第一光纤光栅传感称重装置3、第二光纤光栅传感称重装置4、光纤光栅解调仪11和计算机12；其中第一光纤光栅传感称重装置3和第二光纤光栅传感称重装置4的结构相同，分别包括用于传递物料输送带上物料的重量的传力部件(本实施例中为图中第一传力部件5和第二传力部件7)和用于将物料的重量转换为光信号的光纤光栅应变传感器(本实施例中为图中第一光纤光栅应变传感器6和第二光纤光栅应变传感器8)，两个传力部件分别设置在物料输送带2按物料传送方向的前端和后端，传力部件的输出端分别与光纤光栅应变传感器的输入端连接，两个光纤光栅应变传感器的输出端均通过传输光路(本实施例中为图中第一传输光路9和第二传输光路10)与光纤光栅解调仪11连接，光纤光栅解调仪11将两路光信号转换为数字信号后通过通信接口传输给计算机12。物料通过物料机入口1送至物料输送带2，第一传力部件5首先接收到物料重量的信号，并将物料的连续载荷作用传至第一光纤光栅应变传感器6，第一光纤光栅应变传感器6的信号通过第一传输光路9送至光纤光栅解调仪11中；紧接着第二传力部件7接收到物料重量的信号，并将物料的连续载荷作用传至第二光纤光栅应变传感器8，第二光纤光栅应变传感器8的信号通过第二传输光路10送至光纤光栅解调仪11中；从第一光纤光栅传感称重装置3和第二光纤光栅传感称重装置4得的到两路信号，经过光纤光栅解调仪11的处理变成数字信号后，利用通信接口送至计算机12；通过计算机12上的数据处理软件即可得到物料的流量信息，最终实现本专利技术系统的连续自动称重功能。传力部件为桥式、悬臂梁式、平行梁式和轴销式结构中的一种。一种利用上述免速度传感器的光纤传感连续自动称重系统实现的光纤传感连续自动称本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种免速度传感器的光纤传感连续自动称重系统，其特征在于：它包括第一光纤光栅传感称重装置、第二光纤光栅传感称重装置、光纤光栅解调仪和计算机；其中第一光纤光栅传感称重装置和第二光纤光栅传感称重装置的结构相同，分别包括用于传递物料输送带上物料的重量的传力部件和用于将物料的重量转换为光信号的光纤光栅应变传感器，两个传力部件分别设置在物料输送带按物料传送方向的前端和后端，传力部件的输出端分别与光纤光栅应变传感器的输入端连接，两个光纤光栅应变传感器的输出端均通过传输光路与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪将两路光信号转换为数字信号后通过通信接口传输给计算机。

【技术特征摘要】
1.一种利用免速度传感器的光纤传感连续自动称重系统实现的光纤传感连续自动称重方法，其特征在于：光纤传感连续自动称重系统包括第一光纤光栅传感称重装置、第二光纤光栅传感称重装置、光纤光栅解调仪和计算机；其中第一光纤光栅传感称重装置和第二光纤光栅传感称重装置的结构相同，分别包括用于传递物料输送带上物料的重量的传力部件和用于将物料的重量转换为光信号的光纤光栅应变传感器，两个传力部件分别设置在物料输送带按物料传送方向的前端和后端，传力部件的输出端分别与光纤光栅应变传感器的输入端连接，两个光纤光栅应变传感器的输出端均通过传输光路与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪将两路光信号转换为数字信号后通过通信接口传输给计算机本方法包括以下步骤：实时采集光纤光栅应变传感器的信号即得到物料连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建军，李维来，李汉福，周卫东，刘捷，庞锦，鲁晓珊，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42