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基于啁啾光纤光栅车辆动态称重系统的研究
| 论文题名： | 基于啁啾光纤光栅车辆动态称重系统的研究 |
| 关键词： | 动态称重;啁啾光纤光栅;强度解调;传感器 |
| 摘要： | 随着交通运输业的飞速发展，汽车超载现象也日益严重，其危害是多方面的，如：对交通设施造成损坏；造成交通事故频繁发生；使国家税费大量流失等。因此，必须有效的抑制此现象，而动态称重技术是制止超载，减少交通事故的有效手段，对其的研发也具有很大的社会意义和经济意义。 常用的动态称重传感器主要有：电阻应变片式、电容式、弯曲盘式等，然而在实际应用中，由于各种干扰因素的影响，这些传感器存在着一些缺点，如测量结果随温度、时间的变化存在漂移、抗电磁干扰能力差、易受潮腐蚀等等，不能满足交通管理现代化的需求。近年来，随着光纤光栅传感技术在测量方面的广泛应用，为车辆称重系统的研究提供了广阔的生机。光纤光栅传感是一种新型的传感技术，目前广泛使用的是光纤Bragg光栅（FBG），然而其传感解调成本高、速度慢，限制了其在单点（或少量点）和动态测量领域的实际应用。 本文以啁啾光纤光栅（CFBG）作为敏感元件，研究了高速公路动态称重传感器及其系统，并对啁啾光纤光栅称重传感器的原理进行了理论分析和实验研究。本文所做的主要工作包括： 1）概述了车辆动态称重技术与光纤光栅传感技术，分析了传统的动态称重传感器的不足。 2）从啁啾光纤光栅称重传感器的工作原理、制作工艺、静态标定实验等方面详细阐述了采用啁啾光纤光栅进行车辆称重测量的新方法，并利用等强度梁验证了应力和波长相对变化的线性关系。对静态标定实验数据在origin软件中处理得出：在压力0—90kN测量范围内，线性度、灵敏度、重复误差都能达到设计要求。 3）介绍了车辆称重方式和车辆称重系统的构成，在此基础上进行了现场静动态走车标定。静态走车标定中，测量值经过适当处理后与实际重量的线性拟合度达到0.9984；动态走车标定中，车速在20km/h以内时，最大相对误差—2.83％。 总之，本文研制的啁啾光纤光栅（CFBG）车辆动态称重系统不怕电磁干扰、耐潮湿、精度高，采用啁啾光纤光栅的强度解调原理，只需要简单的光电检测设备，解调速度快、成本低，特别适合高速公路动态称重系统要求，具有广阔的应用前景。 |
| 作者： | 李永国 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 戴珩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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