一种光纤光栅轮轴识别系统技术方案

本实用新型专利技术披露了一种光纤光栅轮轴识别系统，其特征在于，包括机械光栅传感装置(1)、光纤光栅解调设备(2)和系统软件平台(3)三部分；所述机械光栅传感装置(1)通过光纤与所述光纤光栅解调设备(2)相连；光纤光栅解调设备(2)通过网口或者串口与系统软件平台(3)相连。所述光纤光栅轮轴识别系统机械结构简单可靠，光纤光栅传感器工作环境密闭良好，灵敏度高；每个光纤光栅活塞传感体可单独更换，检修方便；光栅解调仪解调精度高，可达1pm；整机稳定性强，防潮，具有抗干扰性强，耐腐蚀等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子识别领域，具体而言，提供了一种光纤光栅轮轴识别系统。
技术介绍
近年来，经济的快速发展，使得交通运输呈现出“大流量、重载和渠化交通”的特点。车辆载荷增大以及超载问题的大量存在致使公路路面严重损毁，桥梁寿命加快缩短，交通事故频发。针对超限超载问题，国家主要采用高速公路计重收费以及超限检测。因此，准确检测并获取尽可能多的车辆特征数据，是公路和桥梁计重收费、超限车辆执法等领域的关键依据，其中车辆的轮胎类型就是必不可少的特征数据。目前国内普遍使用的轮轴类型信息检测传感器为开关型和压力传感型，依靠电来进行信号传输。但现有的这两种类型的轮轴识别系统建造成本高，施工量大，并且由于被车辆反复碾压，使用寿命通常在半年内。此外，整个系统易受电磁干扰，且后端连线多，处理电路复杂，在潮湿环境中工作容易受到腐蚀，故障率高，可靠性差，这些已经成为计重收费领域急需解决的问题。
技术实现思路
针对上述现阶段存在的技术问题，本技术提出了一种光纤光栅轮轴识别系统，其特征在于，包括机械光栅传感装置1、光纤光栅解调设备2和系统软件平台3三部分；所述机械光栅传感装置1通过光纤与所述光纤光栅解调设备2相连；光纤光栅解调设备2通过网口或者串口与系统软件平台3相连。优选的，所述光纤光栅解调设备2内置高精度F-P滤波器，解调波长范围为1524nm～1567nm，解调精度为1pm，单通道可实现最多24个光纤光栅传感器的波长解调。优选的，所述机械光栅传感装置1包括光纤光栅活塞传感体4、上盖板5、出纤孔6、框架7以及螺栓连接孔8；所述光纤光栅活塞传感体4置于框架7底座凹槽内；所述光纤光栅活塞传感体4上的压头9与上盖板5配合连接；所述上盖板5通过螺栓连接孔8内的螺栓与框架7相连。优选的，所述光纤光栅活塞传感体4包括压头9、活塞壁10以及光纤光栅传感器11；所述压头9与活塞壁10相连，形成内部密闭空间；所述光纤光栅传感器11粘贴在活塞壁10底部；不同光纤光栅活塞传感体内的光纤光栅传感器11通过光纤连接，尾纤通过出纤孔6与光纤光栅解调设备2相连。优选的，所述机械光栅传感装置1内置12个不同波长的光纤光栅传感器11，用于感知通过车辆，将碾压信号转化为光纤光栅传感器的波长偏移；光纤光栅解调设备通过内部算法解调波长的偏移量，用于统计受影响的光纤光栅传感器数量，最终确定轮胎数量；系统软件平台实现有关信息的显示、存储和管理。上述光纤光栅轮轴识别系统机械结构简单可靠；光纤光栅传感器工作环境密闭，良好，不受外界干扰，灵敏度高；每个光纤光栅活塞传感体可单独更换，检修方便；光栅解调仪解调精度高，可达1pm；整机稳定性强，防潮，具有抗干扰性强，耐腐蚀等优点。附图说明图1为本专利技术实施例中光纤光栅轮轴识别系统的整体原理示意图。图2为本专利技术实施例中系统机械光栅传感装置的内部布置图。图3为本专利技术实施例中光纤光栅活塞传感体的结构示意图。附图标记说明：机械光栅传感装置-1、光纤光栅解调设备2、系统软件平台3、光纤光栅活塞传感体4、上盖板5、出纤孔6、框架7、螺栓连接孔8、压头9、活塞壁10、光纤光栅传感器11。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术所述的光纤光栅轮轴识别系统做进一步说明，但是本技术的保护范围并不限于此。图1为本专利技术实施例中光纤光栅轮轴识别系统的整体原理示意图。如图1中所示，该系统主要由机械光栅传感装置1、光纤光栅解调设备2和系统软件平台3三部分组成，机械光栅传感装置1通过光纤与光纤光栅解调设备2相连。光纤光栅解调设备2内置高精度F-P滤波器，解调波长范围为1524nm～1567nm，解调精度为1pm，单通道可实现最多24个光纤光栅传感器的波长解调。光纤光栅解调设备2通过网口或者串口与系统软件平台3相连。图2为本专利技术实施例中机械光栅传感装置的内部布置图。如图2中所示，机械光栅传感装置1主要包括光纤光栅活塞传感体4、上盖板5、出纤孔6、框架7以及螺栓连接孔8。光纤光栅活塞传感体4置于框架7底座凹槽内，防止晃动。光纤光栅活塞传感体4上的压头9与上盖板5配合连接。上盖板5通过螺栓连接孔8内的螺栓与框架7相连。图3为本专利技术实施例中光纤光栅活塞传感体的结构示意图。如图3中所示，光纤光栅活塞传感体主要包括压头9、活塞壁10以及光纤光栅传感器11。压头9与活塞壁10相连，形成内部密闭空间，可防止与外界水、气的交换。光纤光栅传感器11粘贴在活塞壁10底部，用于感知气体压力变化。不同光纤光栅活塞传感体内的光纤光栅传感器11通过光纤连接，尾纤通过出纤孔6与光纤光栅解调设备2相连。机械光栅传感装置1内置12个不同波长的光纤光栅传感器11，用于感知通过车辆，将碾压信号转化为光纤光栅传感器的波长偏移；光纤光栅解调设备通过内部算法解调波长的偏移量，用于统计受影响的光纤光栅传感器数量，最终确定轮胎数量；系统软件平台实现有关信息的显示、存储和管理。该光纤光栅轮轴识别系统的示范工作流程如下：车辆行驶通过机械光栅传感装置1时，车轮碾压轮下压头9，引起对应压头9下内部气体压缩，产生压力，致使光纤光栅传感器11挠度发生变化，引起光纤光栅传感器11中心波长发生偏移。光纤光栅解调设备2通过内置的微处理器和算法解调出光纤光栅传感器11的波长偏移量，同时统计受轮胎碾压影响的光纤光栅传感器数量。如果有两个相邻的光纤光栅传感器同时发生波长偏移，则为单轮胎。如果有四个相邻较近的光纤光栅传感器同时发生波长偏移，则为双轮胎。最后将这些相关信息通过串口或网口形式发送到系统软件平台进行显示、存储和管理。本专利技术所披露的光纤光栅轮轴识别系统机械结构简单可靠；光纤光栅传感器工作环境密闭，良好，不受外界干扰，灵敏度高；每个光纤光栅活塞传感体可单独更换，检修方便；光栅解调仪解调精度高，可达1pm；整机稳定性强，防潮，具有抗干扰性强，耐腐蚀等优点。上述对实施例的描述均不是对本技术技术方案的限制，因此，本技术的保护范围不仅仅局限于上述实施例，任何依据本技术构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的各种修改和改进，都应视为落在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅轮轴识别系统，其特征在于，包括机械光栅传感装置（1）、光纤光栅解调设备（2）和系统软件平台（3）三部分；所述机械光栅传感装置（1）通过光纤与所述光纤光栅解调设备（2）相连；光纤光栅解调设备（2）通过网口或者串口与系统软件平台（3）相连；所述机械光栅传感装置（1）包括光纤光栅活塞传感体（4）、上盖板（5）、出纤孔（6）、框架（7）以及螺栓连接孔（8）；所述光纤光栅活塞传感体（4）置于框架（7）底座凹槽内；所述光纤光栅活塞传感体（4）上的压头（9）与上盖板（5）配合连接；所述上盖板（5）通过螺栓连接孔（8）内的螺栓与框架（7）相连。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅轮轴识别系统，其特征在于，包括机械光栅传感装置（1）、光纤光栅解调设备（2）和系统软件平台（3）三部分；所述机械光栅传感装置（1）通过光纤与所述光纤光栅解调设备（2）相连；光纤光栅解调设备（2）通过网口或者串口与系统软件平台（3）相连；所述机械光栅传感装置（1）包括光纤光栅活塞传感体（4）、上盖板（5）、出纤孔（6）、框架（7）以及螺栓连接孔（8）；所述光纤光栅活塞传感体（4）置于框架（7）底座凹槽内；所述光纤光栅活塞传感体（4）上的压头（9）与上盖板（5）配合连接；所述上盖板（5）通过螺栓连接孔（8）内的螺栓与框架（7）相连。2.根据权利要求1所述的光纤光栅轮轴识别系统，其特征在于，所述光纤光栅解调设备（2）内置高精度F-P滤波器。3.根据权利要求2所述的光纤光栅轮轴识别系统，其特征在于，所述高精度F-P滤波器解调波长范围为1524nm～1567nm，解调精度为1pm，单通道最多实现24个光纤光栅传感器的波长解调。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳鹏，贾磊，周晓旭，白磊，杨莹，曹桂芳，缑龙，邵利军，郭晓澎，刘志英，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西省交通建设工程质量检测中心有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14