專利名稱：光纖光柵輪軸識別系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種基于光纖光柵車輛稱重和輪軸識別系統，特別涉及到車輛輪胎數量、輪軸數量的動態檢測，主要用于公路收費站的計重收費、超限運輸，車型自動分類系統等領域，技術背景輪軸識別系統的作用是正確判別通過的車軸每側是單輪還是雙輪，同時與秤臺一起判別軸型是單軸還是雙聯軸或三聯軸。現有技術中，根據采用的檢測組件的不同，可分為稱重傳感器型和非接觸開關式兩大類。相對來說，觸點開關式的由于有機械運動，對防水要求特別高，也容易出現磨損問題，但控制電路較為簡單，無傳感器漂移等問題。稱重傳感器方式沒有機械運動，因而機械磨損要小得多，但防水性能仍是決定輪軸識別傳感器可靠性的主要因數。
目前國內用于公路收費站的計重收費普遍使用的傳感器多數采用的是電類傳感器，輪軸識別系統靠電線進行信號傳輸。這種系統易受電磁干擾，在潮濕環境中工作容易受到腐蝕，使用壽命短，故障率高，可靠性差。而且這類系統往往存在連線多，后端的處理電路復雜等問題。
發明內容
本發明的目的在于針對工程應用中的實際需要和現有技術的不足，提出一種新穎的光纖光柵輪軸識別系統，與傳統的電類輪軸識別系統相比，具有結構簡單，穩定可靠，線路連接少，檢修方便，識別準確，防潮、具有抗電磁干擾、耐腐蝕、長期穩定性好等優點，是傳統的電類傳感系統所無法比擬的，具有較好的經濟和社會效益。
本發明的目的是通過如下措施達到的光纖光柵輪軸識別系統，以LED作為光源，用光功率計進行信號檢測，采用12個光纖光柵輪軸識別傳感器作為傳感部件，通過光纖相連組成一個完整的輪軸識別系統。輪軸識別傳感器是按照一定的組合方式進行串接的，形成4條各自獨立的光路。當車輪經過輪軸識別傳感器時，相應識別傳感器里面的光纖光柵的布拉格反射波長發生改變，引起整條光路反射光強的變化，通過光功率計來檢測這種變化。最后根據發生光強變化的光路數即可對輪胎的數目進行判別。具有很高的穩定性、靈敏度和準確度參見附圖1，將12個完全相同的光纖光柵輪軸識別傳感器依次等距排開成一線陣，用光纖進行串接。分別將第1個，第5個和第9個輪軸識別傳感器串接在一起，組成第一條光路，第2個，第6個和第10個連接在一起，組成第二條光路，第3個，第7個和第11個串接在一起，組成第三條光路，第4個，第8個和第12個串接在一起，組成第四條光路。這樣一共有4條光路，每條光路串接了3個輪軸識別傳感器，每4個位置相鄰的識別傳感器都不在同一光路。每條光路的起始端接耦合器與光源和光功率計相連，光從光源發出，經過識別傳感器里的光纖光柵時，滿足布拉格反射條件的光被反射，反射光沿原路返回，由光功率計進行檢測。當其中一路的某個識別傳感器上有車輪經過時，此處的反射波長發生漂移，整個光路的反射光光強就會發生相應變化。
根據車輪寬度和此裝置的尺寸可知，車輛同一側的單個輪胎只能壓到一個、兩個或三個相鄰的輪軸識別傳感器，而雙輪胎則會壓到4個或4個以上的識別傳感器。所以車輛經過此裝置時，若只有一路或三路的光強發生變化，我們可以判定是單輪胎；若有4路以上的光強變化，則認為它是雙輪。
本發明能夠完成對車輛輪胎數量、輪軸數量的檢測，結構簡單，安裝方便，能夠在惡劣的環境下進行遠程實時監測，同時，在測量的穩定性、靈敏度和精確度方面有較大提高。
本項發明與現有技術相比具有如下突出特點1、用光纖光柵作為傳感器件，是基于光信號調制的光纖傳感技術；2、防潮、防電磁干擾，適應各種惡劣的環境條件，長期穩定性好，使用壽命長；3、實現單纖多點測量，形成分布傳感網絡；4、結構簡單，線路連接少，檢修方便，識別準確。
圖1為本發明光纖光柵輪軸識別系統的結構示意圖。其中，1-LED1寬帶光源，2-光功率計PD，3-耦合器，4-光纖光柵輪軸識別傳感器，5-車輪。
圖2(a)為該光路所有識別傳感器上沒有車輪經過時的反射光光強與波長的關系圖，2(b)為該光路的識別傳感器上有車輪經過時的反射光強與波長的關系圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的技術方案和實現原理作進一步描述。
本發明光纖光柵輪軸識別系統的結構如圖1所示，包括寬待光源(LED1)，光功率計PD2，耦合器3，光纖光柵輪軸識別傳感器4。12個完全相同的光纖光柵輪軸識別傳感器依次等距排開成一線陣，按前面所述的方式進行串接。每條光路的起始端接耦合器與光源LED和光功率計PD相連。
對于某一光路，光從LED發出，經過輪軸識別傳感器，光纖光柵將某一波長的光反射，光波通過余下的識別傳感器時，由于設置的光纖光柵參數完全相同，所以應該反射相同波長的光。而事實上這一波長的光已被第一個光纖光柵所濾出。此時總的反射光就是經第一個識別傳感器時反射而來的光，如圖2(a)所示。有車輪壓過時，下面的識別傳感器中的光纖光柵反射光波長發生漂移，這樣就與同路的其他光纖光柵的反射波長不同，故總的反射光是兩束中心波長不同的反射光的疊加，如圖2(b)所示。這樣反射光強比原來增加了一倍，由光功率計可以檢測到。車輛經過此裝置時，同一時間內若只有一路、二路或三路的光強發生變化，我們可以判定是單輪胎；若有四路以上的光強變化，則認為它是雙輪。
權利要求
1.光纖光柵輪軸識別系統其特征在于以LED(1)作為光源，用光功率計PD(2)進行信號檢測，耦合器(3)、光纖光柵輪軸識別傳感器(4)組成，12個完全相同的光纖光柵輪軸識別傳感器，依次等距排開成一線陣的方式進行串接，每條光路的起始端接耦合器與光源LED1和光功率計PD(2)相連。
2.根據權利要求1所述的光纖光柵輪軸識別系統其特征在于光纖光柵輪軸識別傳感器(4)由4條光路組成，每條光路串接了3個輪軸識別傳感器，分別為第1個、第5個和第9個輪軸識別傳感器串接在一起，組成第一條光路，第2個、第6個和第10個連接在一起，組成第二條光路，第3個、第7個和第11個串接在一起，組成第三條光路，第4個、第8個和第12個串接在一起，組成第四條光路。
全文摘要
一種光纖光柵輪軸識別系統，采用12個光纖光柵輪軸識別傳感器作為傳感部件，LED作為光源，用光功率計進行信號檢測，通過光纖相連組成一個完整的輪軸識別系統。輪軸識別傳感器按照一定的組合方式進行串接，形成4條各自獨立的光路。當車輪經過輪軸識別傳感器時，相應識別傳感器里面的光纖光柵的布拉格反射波長發生改變，引起整條光路反射光強的變化。根據發生光強變化的光路數即可對輪胎的數目進行判別。本發明適用于公路收費站的計重收費系統，超限運輸管理系統，車型自動分類系統等領域，完成對車輛輪胎數量、輪軸數量的動態檢測，具有結構簡單，穩定可靠，線路連接少，檢修方便，識別準確，防潮、防電磁干擾等優點。
文檔編號G07B15/06GK1987536SQ20061012495
公開日2007年6月27日 申請日期2006年11月7日 優先權日2006年11月7日
發明者張東生, 姜德生, 王立新, 李微, 范典, 李維來 申請人:武漢理工大學