差動應(yīng)變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種差動應(yīng)變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤，涉及連續(xù)流動材料在流動時稱重的裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。包括靜態(tài)梁、稱重托輥、光纖Bragg光柵、等強(qiáng)度懸臂梁、動態(tài)梁、皮帶輸送機(jī)縱梁和信號處理裝置，所述靜態(tài)梁固定在兩根皮帶輸送機(jī)縱梁之間，等強(qiáng)度懸臂梁的受力端與動態(tài)梁固定連接，等強(qiáng)度懸臂梁的固定端固定在輸送機(jī)縱梁之間的靜態(tài)梁上，動態(tài)梁與稱重托輥的固定底座固定，沿等強(qiáng)度懸臂梁的上、下表面中心線各固定一支光纖Bragg光柵，光纖Bragg光柵通過信號線與信號處理裝置連接。所述皮帶秤可同時對溫度和壓力進(jìn)行測量且抗電磁干擾能力強(qiáng)，實現(xiàn)了皮帶秤的實時準(zhǔn)確測量。
【專利說明】差動應(yīng)變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶砰
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及連續(xù)流動材料在流動時稱重的裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種差動應(yīng)變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤。
【背景技術(shù)】
[0002]電子皮帶秤稱重橋架安裝于輸送機(jī)架上，當(dāng)物料經(jīng)過時，計量托輥檢測到皮帶機(jī)上的物料重量，通過杠桿作用于稱重傳感器，產(chǎn)生一個正比于皮帶載荷的電壓信號。在皮帶秤上有一個稱重傳感器裝在稱重橋架上，工作時，將檢測到皮帶上的物料重量送入稱重儀表，同時由測速傳感器皮帶輸送機(jī)的速度信號也送入稱重儀表，儀表將速度信號與稱重信號進(jìn)行積分處理，得到瞬時流量及累計量。速度傳感器直接連在大直徑測速滾筒上，提供一系列脈沖，每個脈沖表示一個皮帶運(yùn)動單元，脈沖的頻率正比于皮帶速度。稱重儀表從稱重傳感器和速度傳感器接收信號，通過積分運(yùn)算得出一個瞬時流量值和累積重量值，并分別顯示出來。
[0003]皮帶秤主要有機(jī)械式和電子式兩大類。后來出現(xiàn)了 TTS型皮帶秤，TTS系列新型電子皮帶秤產(chǎn)品采用了模型化計量原理，皮帶稱多參數(shù)信息融合技術(shù)彌補(bǔ)了使用“單一傳感器”所固有的缺陷，將多臺傳感器分布在皮帶輸送機(jī)的不同特征點上，從地域角度構(gòu)成了多傳感器信息感知系統(tǒng)；利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)從時域角度定量的反映稱重系統(tǒng)的狀態(tài)。TTS型電子皮帶秤從皮帶秤本身計量性能和皮帶秤環(huán)境適用性兩方面徹底解決了皮帶秤精度、穩(wěn)定性、高成本維護(hù)等長期和普遍存在的問題。由于懸浮型皮帶秤的換能元件大多采用電阻應(yīng)變片，測量精度受到電磁干擾的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種差動應(yīng)變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤，所述皮帶秤可同時對溫度和壓力進(jìn)行測量且抗電磁干擾能力強(qiáng)，實現(xiàn)了皮帶秤的實時準(zhǔn)確測量。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種差動應(yīng)變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤，其特征在于:包括靜態(tài)梁、稱重托輥、光纖Bragg光柵、等強(qiáng)度懸臂梁、動態(tài)梁、皮帶輸送機(jī)縱梁和信號處理裝置，所述靜態(tài)梁固定在兩根皮帶輸送機(jī)縱梁之間，等強(qiáng)度懸臂梁的受力端與動態(tài)梁固定連接，等強(qiáng)度懸臂梁的固定端固定在輸送機(jī)縱梁之間的靜態(tài)梁上，動態(tài)梁與稱重托輥的固定底座固定，沿等強(qiáng)度懸臂梁的上、下表面中心線各固定一支光纖Bragg光柵，光纖Bragg光柵通過信號線與信號處理裝置連接。
[0006]優(yōu)選的，所述等強(qiáng)度懸臂梁的前后兩側(cè)設(shè)有平行板簧，平行板簧的一端與靜態(tài)梁固定連接，平行板簧的另一端與動態(tài)梁固定連接，平行板簧、靜態(tài)梁和動態(tài)梁構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)，所述等強(qiáng)度懸臂梁位于所述框架內(nèi)。
[0007]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:所述皮帶秤將等強(qiáng)度懸臂梁的固定端和自由端分別固定在靜態(tài)梁和動態(tài)梁上，光纖Bragg光柵固定在等強(qiáng)度懸臂梁上，通過把等強(qiáng)度懸臂梁的撓度變化轉(zhuǎn)換成對光纖Bragg光柵的中心波長移位的測量來實現(xiàn)皮帶秤的實時稱重。利用粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁上、下表面的光纖Bragg光柵對溫度和壓力響應(yīng)的差異性，可實現(xiàn)對溫度和壓力的同時測量。由于光纖Bragg光柵是電絕緣材料，因此具有抗電磁干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點，光纖Bragg光柵傳感器適用于電磁干擾情況下的皮帶秤稱重，可實現(xiàn)準(zhǔn)確測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0009]圖1是本發(fā)明的拆除皮帶的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本發(fā)明的拆除皮帶和稱重托輥的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]其中:1、靜態(tài)梁2、稱重托輥3、螺栓4、光纖Bragg光柵5、等強(qiáng)度懸臂梁6、動態(tài)梁
7、平行板簧8、輸送機(jī)縱梁9、信號處理裝置。
【具體實施方式】
[0012]如圖1-2所不,一種差動應(yīng)變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤,動態(tài)梁6與稱重托輥2的固定底座連成一體，等強(qiáng)度懸臂梁5的受力端與動態(tài)梁6固定相連，等強(qiáng)度懸臂梁5的固定端固定在靜態(tài)梁I上，沿等強(qiáng)度懸臂梁5的上、下表面各固定一支光纖Bragg光柵4，光纖Bragg光柵4用信號線與信號處理裝置9連接。
[0013]所述等強(qiáng)度懸臂梁5的上、下表面固定的光纖Bragg光柵4位于中心線位置，等強(qiáng)度懸臂梁5兩端采用螺栓連接來分別與靜態(tài)梁I和動態(tài)梁6固定。輸送物料時物料對皮帶的壓力通過稱重托輥2傳遞給動態(tài)梁6，動態(tài)梁6又將力傳遞給等強(qiáng)度懸臂梁5，等強(qiáng)度懸臂梁5產(chǎn)生撓度(形變量)變化，從而引起光纖Bragg光柵波長位移變化。
[0014]所述皮帶秤測量物料質(zhì)量的原理是:物料輸送時物料對皮帶的壓力通過稱重托輥傳遞給動態(tài)梁，動態(tài)梁再將壓力傳遞給等強(qiáng)度懸臂梁，根據(jù)力傳遞可知，物料輸送時物料質(zhì)量M與等強(qiáng)度懸臂梁自由端所受力F的關(guān)系為:
[0015]F=Mg I)
[0016]其中g(shù)為重力加速度。
[0017]皮帶秤載荷引起等強(qiáng)度懸臂梁5自由端移位，光纖Bragg光柵4隨等強(qiáng)度懸臂梁5形變，若測量過程中溫度變化了Λ T，則載荷和溫度引起的光纖Bragg光柵4的波長移位量Λ λΒ為:
[0018]Δ λ B= (sε Δ ε +St Δ Τ) λ Β 2)
[0019]其中SeS應(yīng)變敏感系數(shù)；ST為溫度敏感系數(shù)；Λ ε為等強(qiáng)度懸臂梁自由端移位；ΔT為溫度變化量；λ Β為中心波長。
[0020]將等強(qiáng)度懸臂梁上、下表面粘貼的兩光纖Bragg光柵的波長移位相減，消除環(huán)境溫度的影響:
[0021]Δ λΒ1；2= δ λΒ1- Δ AB2=2Se Δ ε λΒ 3)
[0022]其中Λ λΒ1,2為等強(qiáng)度懸臂梁上、下表面粘貼的兩光纖Bragg光柵的波長移位差值；Λ λ B1和Λ λ Β2分別為等強(qiáng)度懸臂梁上、下表面粘貼的兩光纖Bragg光柵的波長移位。
[0023]等強(qiáng)度懸臂梁自由端移位Λ ε與等強(qiáng)度懸臂梁自由端所受應(yīng)力F的關(guān)系為:
【權(quán)利要求】
1.一種差動應(yīng)變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤，其特征在于:包括靜態(tài)梁(I)、稱重托輥(2)、光纖Bragg光柵(4)、等強(qiáng)度懸臂梁(5)、動態(tài)梁(6)、皮帶輸送機(jī)縱梁(8)和信號處理裝置(9 )，所述靜態(tài)梁(I)固定在兩根皮帶輸送機(jī)縱梁(8 )之間，等強(qiáng)度懸臂梁(5 )的受力端與動態(tài)梁(6)固定連接，等強(qiáng)度懸臂梁(5)的固定端固定在輸送機(jī)縱梁(8)之間的靜態(tài)梁(I)上，動態(tài)梁(6)與稱重托輥(2)的固定底座固定，沿等強(qiáng)度懸臂梁(5)的上、下表面中心線各固定一支光纖Bragg光柵(4)，光纖Bragg光柵(4)通過信號線與信號處理裝置(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動應(yīng)變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤，其特征在于:所述等強(qiáng)度懸臂梁(5)的前后兩側(cè)設(shè)有平行板簧(7)，平行板簧(7)的一端與靜態(tài)梁(I)固定連接，平行板簧(7)的另一端與動態(tài)梁(6)固定連接，平行板簧(7)、靜態(tài)梁(I)和動態(tài)梁(6)構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)，所述等強(qiáng)度懸臂梁(5 )位于所述框架內(nèi)。
【文檔編號】G01G11/00GK103644955SQ201310648540
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】汪祖民, 周自強(qiáng) 申請人:大連大學(xué)