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超载超限问题日益严重,对国民经济和生活造成严重影响,产生了对车辆动态称重(weigh-in-motion简称WIM)的迫切需求。相比于基于电学量的传统动态称重技术,光纤动态称重技术具有抗电磁干扰,可在恶劣环境中长期工作以及易组成分布式传感网络等优点,符合智能交通系统(Intelligent TransportationSystem简称ITS)未来发展方向。国内外开展了将各种光纤传感技术应用到动态称重领域的研究。
本文在此背景下,在实验室内开展了将光纤光栅传感技术应用到动态称重的探索研究。从光纤光栅动态称重系统的结构设计、工作原理、实验方案设计、实验结果比较及分析等方面,详细阐述了光纤光栅传感技术应用到动态称重领域这一新技术。对光纤光栅动态称重技术发展关键技术低成本光纤光栅解调方案展开了研究。提出了采用微测力传感器作为系统读出单元的低成本动态匹配光栅解调方案。研究了基于此解调技术的光纤光栅传感系统,采用一对辅助的匹配光栅结合自行设计的半导体精密温控器可消除光纤光栅应变温度交叉传感。在实验室内搭建起一套光纤光栅动态称重系统,对小车不同载重下进行了动态称重实验,对采集到的动态称重的光传感信号进行了数据处理。实验结果表明该系统动态精度能够达到±4%,并且通过实时校准光栅初始波长技术,消除了环境温度变化对称重结果的影响。