CN203798427U - 基于光纤光栅传感器的重量测量系统 - Google Patents
基于光纤光栅传感器的重量测量系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203798427U CN203798427U CN201420047286.4U CN201420047286U CN203798427U CN 203798427 U CN203798427 U CN 203798427U CN 201420047286 U CN201420047286 U CN 201420047286U CN 203798427 U CN203798427 U CN 203798427U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hanging block
- fiber
- overarm arm
- measurement system
- weight measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- RRVPPYNAZJRZFR-VYOBOKEXSA-N 1-oleoyl-2-palmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)O[C@@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)COC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC RRVPPYNAZJRZFR-VYOBOKEXSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型提供一种基于光纤光栅传感器的重量测量系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集模块、数据传输模块、光信号接收和发送模块、数据处理模块和客户端模块，其中，所述数据采集模块包括：固定架，所述固定架为L型结构；悬梁臂，所述悬梁臂水平地固定在所述固定架的竖直部分的远离水平部分的一端，与所述固定架的竖直部分垂直，所述悬梁臂为平板结构，并且所述悬梁臂为等强度悬梁臂；传感器元件，所述传感器元件分别布置在所述悬梁臂的上表面和下表面，以及悬挂块，所述悬挂块固定在所述悬梁臂的远离上述固定架的一端。该系统结构简单，数据采集模块具有无源化，支持远距离安放，并且可以排除温度的影响，测量精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及重量测量领域，尤其涉及一种基于光纤光栅传感器的重量测量系统。
背景技术
物体重量的测量，从以前的天平到秤，以及到现在常用的电子秤等等，方法和工具及其广泛。随着电子工业和非电量电测技术的不断发展，称重进入了电子测量时代，目前，常用的电子式测量重量技术以电子信息处理为基础，这种称重方式受到有源供电、电磁干扰、信号远程传输不稳定、数据传输容量受限等因素制约，限制了其安全性与可靠性，同时，在一些特定的测量中，环境因素也会影响测量的精度，从而导致测量结果精度不高。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于光纤光栅传感器的重量测量系统，该系统结构简单，数据采集模块具有无源化，支持远距离安放，并且可以消除环境对测量结果的影响，测量精度高。
为此目的，本实用新型提出了一种基于光纤光栅传感器的重量测量系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集模块、数据传输模块、光信号接收和发送模块、数据处理模块和客户端模块，其中，所述数据采集模块包括：固定架，所述固定架为L型结构，所述固定架的水平部分具有螺孔，用以固定所述固定架；悬梁臂，所述悬梁臂水平地固定在所述固定架的竖直部分的远离水平部分的一端，并与所述固定架的竖直部分垂直，所述悬梁臂为平板结构，并且所述悬梁臂为等强度悬梁臂；传感器元件，所述传感器元件分别布置在所述悬梁臂的上表面和下表面，并且位于所述悬梁臂的上表面和下表面的所述传感器元件布置成对称的形式，所述传感器元件位于所述悬梁臂的水平对称线上，并且所述传感器元件布置成与所述悬梁臂的表面平行，以及悬挂块，所述悬挂块固定在所述悬梁臂的远离所述固定架的一端，用于悬挂被测物体。
其中，所述悬梁臂制成等腰梯形的结构。
其中，所述悬梁臂的靠近所述固定架的竖直部分的一端为等腰梯形结构，所述悬梁臂的远离所述固定架的竖直部分的一端为矩形结构，并且所述悬梁臂制成一体化结构。
其中，所述传感器元件为光纤光栅传感器。
其中，所示悬挂块为立方体结构，在所述悬挂块上具有第一通孔，被测物体使用连接装置通过第一通孔连接在所述悬挂块上。
其中，所述悬挂块包括第一挂块、第二挂块和第三挂块，所述第一挂块、第二挂块和第三挂块分别具有第二通孔、第三通孔和第四通孔，其中，所述第一挂块固定在所述悬梁臂的末端，所述第二挂块与所述第一挂块通过所述第二通孔和所述第三通孔连接，所述第三挂块的所述第四通孔用于与所述被测物体连接。
其中，所述数据采集模块采集的数据包括所述被测物体重量应变和温度干扰的实时数据。
其中，所述数据传输模块通过OPGW或OPPC光缆进行数据传输。
其中，所述光信号接收和发送模块包括光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪检测所述数据采集模块的光信号，并接收所述光信号。
本实用新型公开的基于光纤光栅传感器的重量测量系统，所应用的光纤光栅传感器因具有无源化、抗电磁干扰、精度高、体积小质量轻、扰抗腐蚀的特点，并且集信息传感与传输于一身。同时，使用两个光纤光栅传感器进行数据采集，可以对波长变化进行做差处理，这样可以有效地排除光纤光栅传感器对应变及温度交叉敏感的干扰，排除温度对应变的影响，使结果更精确。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
图1示出了本实用新型的基于光纤光栅传感器的重量测量系统的结构框图；
图2示出了本实用新型的基于光纤光栅传感器的重量测量系统的数据采集模块的第一实施例的结构示意图；
图3示出了本实用新型的基于光纤光栅传感器的重量测量系统的数据采集模块的第二实施例的结构示意图；
图4示出了本实用新型的基于光纤光栅传感器的重量测量系统的数据采集模块的第三实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。
图1示出了本实用新型的基于光纤光栅传感器的重量测量系统的结构框图。图2示出了本实用新型的基于光纤光栅传感器的重量测量系统的数据采集模块的第一的实施例的结构示意图。
参照图1和图2，本实用新型的基于光纤光栅传感器的重量测量系统包括：
数据采集模块100，用于采集所述被测物体的重量应变和温度干扰的实时数据。数据采集模块100包括：固定架1110、悬梁臂1120、传感器元件1130和悬挂块1140。
固定架1110为L型结构，固定架1110的水平部分具有螺孔1111，用以固定固定架1110；
悬梁臂1120水平地固定在固定架1110的竖直部分的远离水平部分的一端，并与固定架1110的竖直部分垂直，悬梁臂1120为平板结构，悬梁臂1120的靠近固定架1110的竖直部分的一端为等腰梯形结构，远离固定架1110的竖直部分的一端为矩形结构，并且上述悬梁臂1120制成一体化结构。
在本实施例中，悬梁臂1120为等强度悬梁臂，该悬梁臂1120的结构随着弯矩的大小相应地改变截面尺寸，使得悬梁臂1120的各个截面保持相同的强度，拥有相同的弯曲应力。
传感器元件1130分别布置在悬梁臂1120的上表面和下表面，并且位于悬梁臂1120的上表面和下表面的传感器元件1130布置成对称的形式，传感器元件1130位于悬梁臂1120的水平对称线上，并且与悬梁臂1120的表面平行。
悬挂块1140固定在悬梁臂1120的远离固定架1110的一端，用于悬挂被测物体。悬挂块1140为立方体结构，并且在悬挂块1140上具有通孔1141，被测物体可以通过铁链或是其他连接装置通过通孔1141悬挂在悬挂块1140的下方，从而可以对被测物体进行测量。
数据传输模块200，用于在数据采集模块100和光信号接收和发射模块300之间传输数据或信号。本实用新型的一个实施例中的数据传输模块200使用OPGW或OPPC光缆进行数据传输。
光信号接收和发送模块300，用于接收数据传输模块200传输的光信号，并将光信号转换成数字信号，并发送出去。本实用新型的实施例中，光信号接收和发送模块300包括光纤光栅解调仪，数据传输模块200将光信号发送到光纤光栅解调仪中，光纤光栅解调仪将光信号解调成以波长编码的数字信号。
数据处理模块400，对接收的数字信号进行处理。数据处理模块400将接收的数字信号经过建模及数据处理，从上述接收到的光纤光栅传感器的反射波长获取监测点的实时温度值、质量变化，进而计算出被测物体的重量变化值，以及可以监测被测物体的重量的实时变化，并将上述数据进行保存。
客户端模块500接收到上述收处理后的数据，以便于操作人员进行电子地理显示、电网参量监测、日志查询和帮助中的任意操作等。
图3示出了本实用新型的基于光纤光栅传感器的重量测量系统的数据采集模块的第二实施例的结构示意图。
如图3所示，在本实用新型的第二实施例中，悬挂块1240包括第一挂块1241、第二挂块1242和第三挂块1243，第一挂块1241、第二挂块1242和第三挂块1243分别具有第二通孔1244、1245和1246，其中，第一挂块1241固定在系悬梁臂1220的末端，第二挂块1242与第一挂块1241通过第二通孔1244和第三通孔1245连接，第三挂块1243的第四通孔1246用于与被测物体连接。
在本实施例中，第一挂块1241和第二挂块1242通过铁链1247连接，第二挂块1242和第三挂块1243通过直杆1248连接。第一挂块1241与第二挂块1242的连接，以及第二挂块1242和第三挂块1243的连接方式并不限于上述连接方式，其他合适的连接方式均适用于此。
本实施例中的数据采集模块的其他部分的结构与前述的实施例的结构相同，在此不再重复描述。
图4示出了本实用新型的基于光纤光栅传感器的重量测量系统的数据采集模块的第三实施例的结构示意图。
如图4所示，在本实用新型的第三实施例中，悬梁臂1320制成等腰梯形结构，其他结构与第一实施例的数据采集模块相同，同时，第三实施例的悬挂块1340也可以采用第二实施例中的结构，为了描述简单，在此不再详述。
下面结合具体的实施例详细描述本实用新型所述的基于光纤光栅传感器的重量测量系统进行测量的过程。
在本实施例中，将本实用新型的基于光纤光栅传感器的重量测量系统应用于测量架空线的覆冰厚度。在本实施例中使用图3所示的数据采集模块进行数据的采集，将被测的架空线通过数据采集模块100的第三挂块1243的第四通孔1246，从而可以通过架空线的重量的变化对第三挂块1243的压力变化来测量架空线的重量，进而计算架空线的覆冰厚度。
数据采集模块100中的悬臂梁1220上的光纤光栅传感器1230实时采集架空线的温度、架空线的重量应变等数据，同时监测架空线的温度、重量的变化。
数据传输模块200采用OPGW或OPPC光缆来进行数据传输。将数据采集模块100中的光纤光栅传感器1230通过OPGW或OPPC接续盒与其中的光纤串接。其中，OPGW或OPPC是把光纤放置在架空线的地线/相线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，这种结构形式兼具地线/相线与通信双重功能。
将光缆的另一端连接到光信号接收和发射模块300中，光信号接收和发射模块300中的光纤光栅解调仪产生窄带扫频光并通过光缆发射到光纤光栅传感器1230，当探测到扫频光的波长与光纤光栅传感器1230的中心波长匹配时，光纤光栅解调仪可以接收到反射回的光信号，该光信号携带了架空线的实时温度、应变变化的相关信息。
然后光纤光栅解调仪将光信号解调成波长编码的数字信号。
光信号发射与接收模块300将编码后的数字信号发送到数据处理模块400，数字信号在进入数据处理模块400后，对数据进行计算处理。
从携带温度信息的波长信号中计算出架空线的温度，并且根据上述传感器测得的波长数据在通过做差的方式补偿光纤光栅应变传感器由于对应变及温度交叉敏感引起的信号波长的误差。架空线的实时质量变化通过以下公式计算：
m=k·[(λεn-λεm)-α(λtn-λtm)]
其中，λεm为应变光栅的初始波长，λtm为温度光栅初始波长，λεn为应变光栅实时波长，λtn为温度光栅实时波长，k为波长-质量转换系数。
因此，架空线的对应的覆冰厚度通过以下公式得出：
其中，l为架空线杆塔间距离，d为架空线直径，ρ为冰的密度，m为架空线上覆冰质量的实时变化值。
在本实施例中，数据处理模块400可以设置告警单元，告警单元根据覆冰厚度值，予以相应判断给出低级报警、中级告警或高级告警，并将判断结果传输到客户端模块500。此外，上述过程的重要数据都被保存进数据库，以便查询。
客户端模块500用以接收数据处理模块400的处理结果，并且便于操作人员进行电子地理显示、电网参量监测、日志查询和帮助中的任意操作。
本实用新型所公开的基于光纤光栅传感器的重量测量系统，所应用的光纤光栅传感器因具有无源化、抗电磁干扰、精度高、体积小质量轻、扰抗腐蚀的特点，并且集信息传感与传输于一身。同时，使用两个光纤光栅传感器进行数据采集，可以对波长变化进行做差处理，这样可以有效地排除光纤光栅传感器对应变及温度交叉敏感的干扰，排除温度对应变的影响，使结果更精确。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (9)
1.一种基于光纤光栅传感器的重量测量系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集模块、数据传输模块、光信号接收和发送模块、数据处理模块和客户端模块，其中，所述数据采集模块包括：
固定架，所述固定架为L型结构，所述固定架的水平部分具有螺孔，用以固定所述固定架；
悬梁臂，所述悬梁臂水平地固定在所述固定架的竖直部分的远离水平部分的一端，与所述固定架的竖直部分垂直，所述悬梁臂为平板结构，并且所述悬梁臂为等强度悬梁臂；
传感器元件，所述传感器元件分别布置在所述悬梁臂的上表面和下表面，并且位于所述悬梁臂的上表面和下表面的所述传感器元件布置成对称的形式，所述传感器元件位于所述悬梁臂的水平对称线上，并且所述传感器元件布置成与所述悬梁臂的表面平行，以及悬挂块，所述悬挂块固定在所述悬梁臂的远离所述固定架的一端，用于悬挂被测物体。
2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的重量测量系统，其特征在于，所述悬梁臂制成等腰梯形的结构。
3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的重量测量系统，其特征在于，所述悬梁臂的靠近所述固定架的竖直部分的一端为等腰梯形结构，所述悬梁臂的远离所述固定架的竖直部分的一端为矩形结构，并且所述悬梁臂制成一体化结构。
4.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的重量测量系统，其特征在于，所述传感器元件为光纤光栅传感器。
5.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的重量测量系统，其特征在于，所示悬挂块为立方体结构，在所述悬挂块上具有第一通孔，被测物体使用连接装置通过第一通孔连接在所述悬挂块上。
6.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的重量测量系统，其特征在于，所述悬挂块包括第一挂块、第二挂块和第三挂块，所述第一挂块、第二挂块和第三挂块分别具有第二通孔、第三通孔和第四通孔，其中，所述第一挂块固定在所述悬梁臂的末端，所述第二挂块与所述第一挂块通过所述第二通孔和所述第三通孔连接，所述第三挂块的所述第四通孔用于与所述被测物体连接。
7.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的重量测量系统，其特征在于，所述数据采集模块采集的数据包括所述被测物体重量应变和温度干扰的实时数据。
8.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的重量测量系统，其特征在于，所述数据传输模块通过OPGW或OPPC光缆进行数据传输。
9.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的重量测量系统，其特征在于，所述光信号接收和发送模块包括光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪检测所述数据采集模块的光信号，并接收所述光信号。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420047286.4U CN203798427U (zh) | 2014-01-24 | 2014-01-24 | 基于光纤光栅传感器的重量测量系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420047286.4U CN203798427U (zh) | 2014-01-24 | 2014-01-24 | 基于光纤光栅传感器的重量测量系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203798427U true CN203798427U (zh) | 2014-08-27 |
Family
ID=51380632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420047286.4U Expired - Lifetime CN203798427U (zh) | 2014-01-24 | 2014-01-24 | 基于光纤光栅传感器的重量测量系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203798427U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106092843A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-09 | 上海师范大学 | 一种基于光纤传感的pm2.5实时检测系统 |
| CN106441530A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 东南大学 | 一种基于长标距光纤光栅传感技术的桥梁动态称重方法及动态称重系统 |
| CN117928695A (zh) * | 2024-03-22 | 2024-04-26 | 上海拜安传感技术有限公司 | 一种mems光纤悬臂式称重传感器及称重模块 |
-
2014
- 2014-01-24 CN CN201420047286.4U patent/CN203798427U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106092843A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-09 | 上海师范大学 | 一种基于光纤传感的pm2.5实时检测系统 |
| CN106441530A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 东南大学 | 一种基于长标距光纤光栅传感技术的桥梁动态称重方法及动态称重系统 |
| CN106441530B (zh) * | 2016-08-31 | 2017-06-16 | 东南大学 | 一种基于长标距光纤光栅传感技术的桥梁动态称重方法及动态称重系统 |
| CN117928695A (zh) * | 2024-03-22 | 2024-04-26 | 上海拜安传感技术有限公司 | 一种mems光纤悬臂式称重传感器及称重模块 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1908505B (zh) | 分布式光纤输油气管线警戒传感系统 | |
| CN101620003A (zh) | 光纤光栅法布里-珀罗腔振动传感器及其振动测量系统 | |
| CN104697609A (zh) | 光纤干涉水位传感器 | |
| CN203798427U (zh) | 基于光纤光栅传感器的重量测量系统 | |
| CN103033285A (zh) | 一种已敷设光电复合缆的温度和应变同时测量方法 | |
| CN104848980A (zh) | 基于光纤传感的桥梁拉索索力在线检测方法与系统 | |
| CN103727980A (zh) | 一种用于边坡滑坡状况实时监测的光纤传感系统 | |
| CN107402112A (zh) | 一种基于光纤传感网络的运行模态分析系统及方法 | |
| CN202330457U (zh) | 温度补偿型光纤光栅加速度计探头 | |
| CN204461547U (zh) | 光纤干涉水位传感器 | |
| CN103822737A (zh) | 一种光纤bragg光栅输电线路在线监测装置及方法 | |
| CN201903411U (zh) | 基于光纤光栅温度传感器的电力设备温度在线监测系统 | |
| CN109445399B (zh) | 一种水电站水工工作闸门在线监测装置及监测方法 | |
| CN204854650U (zh) | 一种船体龙骨变形检测装置 | |
| CN201402127Y (zh) | 温度自补偿式光纤光栅倾斜传感器 | |
| CN103245304A (zh) | 用于杆塔水平角度测量的带温度补偿光纤角度传感器 | |
| CN207675135U (zh) | 一种基于光纤光栅的固定式测斜仪器 | |
| CN103344562A (zh) | 一种多点式光纤腐蚀监测装置 | |
| CN115372749B (zh) | 输电线路的监测方法、系统、设备及存储介质 | |
| CN103900529B (zh) | 基于光纤光栅传感技术的输电线倾角测量装置及其方法 | |
| CN113932767B (zh) | 基于温度补偿的电力综合管廊沉降监测装置及方法 | |
| CN104132757A (zh) | 准分布式滑坡土压力实时监测装置 | |
| CN107631814A (zh) | 光自相干传感光路结构、频移变化检测方法和传感装置 | |
| CN207515900U (zh) | 基于脉冲编码和边沿滤波法的光纤光栅振动测量系统 | |
| CN203084221U (zh) | 一种光纤光栅降雨量监测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140827 |