RU221164U1 - Волоконно-оптический датчик давления - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения давления, создаваемого, в частности, транспортным средством на дорожное полотно, например, с целью определения веса транспортного средства. Требуемый технический результат, заключающийся в повышении надежности и точности измерений, достигается в устройстве, выполненном в едином корпусе с возможностью его размещения поперек дорожного полотна и в котором выполнен ввод оптического световода, причем в верхней части корпуса размещена пластина из материала с низкой остаточной деформацией, под которой в корпусе установлена через ввод оптического световода витая оптическая пара, размещенная в демпфирующем слое и выполненная с возможностью подачи в нее оптического излучения и с возможностью определения изменений его интенсивности. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения давления, создаваемого, в частности, транспортным средством на дорожное полотно, например, с целью определения веса транспортного средства.

Известен волоконно-оптический датчик давления [RU 2515116, С2, G01L 1/24, 10.05.2014], содержащий корпус, в котором закреплены два трубчатых элемента, имеющие, по меньшей мере, один заглушенный торец, установленные в корпусе так, что второй торец первого трубчатого элемента соединен с корпусом и сообщается с каналом для подвода рабочей среды, а второй торец второго трубчатого элемента выполнен открытым и сообщается с внутренней полостью корпуса, через которую пропущено оптическое волокно с двумя решетками Брэгга, причем, оптическое волокно участками, содержащими решетки Брэгга, прикреплено непосредственно к наружной цилиндрической поверхности трубчатых элементов так, что одна из решеток расположена на первом трубчатом элементе, а вторая - на втором.

Недостатком устройства является относительно высокая сложность, вызванная использованием двух решеток Брэгга.

Близким по технической сущности к предложенному является волоконно-оптический торцевой датчик давления [RU 2522791, С2, G01L 11/02, 20.07.2014], состоящий из записанной на оптическом световоде, по меньшей мере, одной волоконно-оптической решетки Брэгга (ВБР), мембраны, корпуса, при этом мембрана жестко прикреплена к световоду и имеет возможность движения по осевой линии относительно корпуса, а оптический световод жестко прикреплен к торцу корпуса по его осевой линии.

Недостатком этого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что датчик позволяет измерять давление, создаваемое торцевой нагрузкой, т.е. действующей на мембрану строго вдоль оси световода, т.е. в торец датчика. Если по условиям применения этого обеспечить не удается, то возникают недопустимо большие ошибки измерений. Все это ограничивает область применения датчика и сужает арсенал технических средств, которые могут быть использованы для измерений, в частности, веса транспортных средств непосредственно при их движении по дорожному полотну.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является волоконно-оптический датчик давления [RU 214775, U1, G01L 11/02, 14.11.2022], выполненный в виде герметичного цилиндрического корпуса, один конец которого содержит ввод оптического световода, а другой конец содержит чувствительный элемент в виде мембраны, к центру внутренней стороны которой жестко прикреплена решетка Брэгга, записанная на оптическом световоде, причем, чувствительный элемент дополнительно оснащен глухой цилиндрической трубкой, заполненной жидкостью и открытый конец которой прикреплен к внешней стороне мембраны.

Особенностями этого технического решения в частном виде его использования является то, что диаметр герметичного цилиндрического корпуса составляет 38 мм, глухая цилиндрическая трубка выполнена из нержавеющей стали с диаметром 38 мм, а ее длина составляет 4000 мм, кроме того, мембрана представляет собой металлическую пластину с нанесенным на нее антикоррозионным покрытием или выполнена из нержавеющей стали, а в качестве жидкости используют тормозную жидкость DOT4.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокая сложность определения веса транспортного средства на основании изменения длины волны пикового поглощения лазерного излучения, вызванного совместной деформации мембраны и решетки Брэгга. Это приводит к относительно низкой точности и надежности измерений известного датчика.

Задачей, которая решается в полезной модели, является создание волоконно-оптического датчика давления, создаваемого транспортным средством на дорожное полотно с целью определения его веса, с повышенной точностью и надежностью.

Требуемый технический результат заключается в повышении точности и надежности измерений, а также в расширении арсенала технических средств, которые могут быть использованы для измерений веса транспортных средств непосредственно при их движении по дорожному полотну.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, выполненное в едином корпусе с возможностью его размещения поперек дорожного полотна и в котором выполнен ввод оптического световода, согласно полезной модели, в верхней части корпуса размещена пластина из материала с низкой остаточной деформацией, под которой установлена через ввод оптического световода в корпусе витая оптическая пара, размещенная в демпфирующем слое и выполненная с возможностью подачи в нее оптического излучения и определения изменений его интенсивности.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что ширина корпуса составляет 56 мм.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что длина корпуса составляет 4000 мм.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что пластина из материала с низкой остаточной деформацией выполнена из полиуретана.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что пластина из материала с низкой остаточной деформацией выполнена толщиной 2,5 мм.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что демпфирующий слой, в котором размещена витая оптическая пара, выполнен толщиной 3 мм.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что демпфирующий слой, в котором размещена витая оптическая пара, выполнен из морозостойкой резины.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что демпфирующий слой, в котором размещена витая оптическая пара, выполнен из полиуретана.

На чертеже представлен волоконно-оптический датчик давления.

Волоконно-оптический датчик давления выполнен в едином корпусе 1 с возможностью его размещения поперек дорожного полотна и в котором выполнен ввод 2 оптического световода.

В устройстве в верхней части корпуса 1 размещена пластина 3 из материала с низкой остаточной деформацией, под которой установлена через ввод оптического световода в корпусе витая оптическая пара 4, размещенная в демпфирующем слое 5 и выполненная с возможностью подачи в нее оптического излучения и с возможностью определения изменений его интенсивности.

В частном случае выполнения датчика ширина корпуса 1 составляет 56 мм, длина корпуса 1 составляет 4000 мм.

Пластина 3 из материала с низкой остаточной деформацией выполнена из полиуретана толщиной 2,5 мм.

Кроме того, демпфирующий слой 5, в котором размещена витая оптическая пара 4, выполнен толщиной 3 мм и может быть выполнен из морозостойкой резины или полиуретана.

Используется волоконно-оптический датчик давления следующим образом.

Колесные пары проезжающего по дорожному полотну автомобильного транспортного средства в зависимости от его веса создают давление на пластину 3 датчика 1, установленного в дорожном полотне, где в качестве наполнителя штрабы может быть использована песчано-полиуретановая смесь. Под воздействием воспринимаемого давления пластина 3 деформируется и частично передает давление на витые оптические волокна 4, в которых каждая скрутка оптических волокон представляет собой узел с малым радиусом изгиба. Это приводит к возникновению потерь оптического излучения, проходящего через витые оптические волокна. Амортизирующий слой 5 имеет защитную функцию, проминаясь при возникновении чрезмерного локального давления и препятствует механическому разрушению витых оптических волокон 4.

Давление на витые оптические волокна приводит к однозначному изменению величины ослабления прошедшего через них лазерного излучения. Однозначная связь веса транспортного средства и величины ослабления лазерного излучения, прошедшего через оптические волокна, устанавливается на основании практически полученной калибровочной зависимости.

Таким образом, в предложенном техническом решении достигается требуемый технический результат, который заключается в повышении точности и надежности измерений, а также в расширении арсенала технических средств, которые могут быть использованы для измерений веса транспортных средств непосредственно при их движении по дорожному полотну.

Claims (8)

1. Волоконно-оптический датчик давления, выполненный в едином корпусе с возможностью его размещения поперек дорожного полотна и в котором выполнен ввод оптического световода, отличающийся тем, что в верхней части корпуса размещена пластина из материала с низкой остаточной деформацией, под которой в корпусе установлена через ввод оптического световода витая оптическая пара, размещенная в демпфирующем слое и выполненная с возможностью подачи в нее оптического излучения и с возможностью определения изменений его интенсивности.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что ширина корпуса составляет 56 мм.

3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что длина корпуса составляет 4000 мм.

4. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что пластина из материала с низкой остаточной деформацией выполнена из полиуретана.

5. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что пластина из материала с низкой остаточной деформацией выполнена толщиной 2,5 мм.

6. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что демпфирующий слой, в котором размещена витая оптическая пара, выполнен толщиной 3 мм.

7. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что демпфирующий слой, в котором размещена витая оптическая пара, выполнен из морозостойкой резины.

8. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что демпфирующий слой, в котором размещена витая оптическая пара, выполнен из полиуретана.