车辆行驶速度及位置光纤光栅测定系统

摘要

本发明提供一种车辆行驶速度及位置光纤光栅测定系统。它包括三组梁式光纤光栅传感组件，梁式光纤光栅传感组件A与梁式光纤光栅传感组件C平行布置，梁式光纤光栅传感组件B设置在梁式光纤光栅传感组件A和梁式光纤光栅传感组件C之间，与传感器起始线成30°至60°。梁式光纤光栅传感组件由光纤光栅应变传感器、工字型钢梁和钢槽组成，光纤光栅应变传感器粘贴于工字型钢梁腹板的侧面，工字型钢梁置于钢槽内部。本发明结构形式简单、信息采集方便、利用光纤光栅应变传感器使用方便、耐久性好和精度高的特点，对沥青混凝土或水泥路面上车辆的行驶速度及其位置进行测定。

主权项

1.一种车辆行驶速度及位置光纤光栅测定系统，它包括在沥青混凝土或水泥路面下埋入的三组梁式光纤光栅传感组件，其特征在于：第一梁式光纤光栅传感组件与第三梁式光纤光栅传感组件平行布置，第二梁式光纤光栅传感组件设置在第一梁式光纤光栅传感组件A和第三梁式光纤光栅传感组件C之间，第二梁式光纤光栅传感组件B斜向布置与传感器起始线成α角，α角为30°至60°，以串联的方式连接三组梁式光纤光栅传感组件；所述的梁式光纤光栅传感组件包括光纤光栅应变传感器(1)、工字型钢梁(2)和钢槽(3)，光纤光栅应变传感器(1)粘贴于工字型钢梁(2)腹板的侧面，在工字型钢梁长度的二分之一处，并靠近下翼缘，工字型钢梁(2)置于钢槽(3)内部；当车辆行驶过该测试系统时，工字型钢梁受到车的重力作用，将产生弯曲变形，在梁的下部将产生纵向的拉应变，该应变被光纤光栅应变传感器接收到并传输至解调设备，将产生波形图并对应相应的时间t₁、t₂、t₃，由公式(1)及公式(5)计算出车辆的速度以及y的值，即确定车的行驶位置；$v=\frac{x}{t_3-t_1}---\left(1\right)$$v=\frac{f+x^{\prime }}{t_2-t_1}---\left(2\right)$$x^{\prime }=\frac{x}{t_3-t_1}\times (t_2-t_1)-f---\left(3\right)$$\tan \alpha =\frac{y^{\prime }}{x^{\prime }}---\left(4\right)$$y^{\prime }=\tan \alpha \times [\frac{x}{t_3-t_1}\times (t_2-t_1)-f]---\left(5\right)$式中：v——车辆行驶速度；t₁，t₂，t₃——车辆经过各传感器的时间；α——第二光纤光栅应变传感器组件与传感器起始线夹角；x——第一光纤光栅应变传感器组件与第三光纤光栅应变传感器组件水平距离；f——第一光纤光栅应变传感器组件与第二光纤光栅应变传感器组件起始点水平距离；y——轮迹线与传感器起始线垂直距离。