差動應變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤的製作方法
2023-10-10 04:35:54
差動應變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種差動應變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤，涉及連續流動材料在流動時稱重的裝置【技術領域】。包括靜態梁、稱重託輥、光纖Bragg光柵、等強度懸臂梁、動態梁、皮帶輸送機縱梁和信號處理裝置，所述靜態梁固定在兩根皮帶輸送機縱梁之間，等強度懸臂梁的受力端與動態梁固定連接，等強度懸臂梁的固定端固定在輸送機縱梁之間的靜態梁上，動態梁與稱重託輥的固定底座固定，沿等強度懸臂梁的上、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行測量且抗電磁幹擾能力強，實現了皮帶秤的實時準確測量。
【專利說明】差動應變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶砰
【技術領域】
[0001]本發明涉及連續流動材料在流動時稱重的裝置【技術領域】，尤其涉及一種差動應變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤。
【背景技術】
[0002]電子皮帶秤稱重橋架安裝於輸送機架上，當物料經過時，計量託輥檢測到皮帶機上的物料重量，通過槓桿作用於稱重傳感器，產生一個正比於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，提供一系列脈衝，每個脈衝表示一個皮帶運動單元，脈衝的頻率正比於皮帶速度。稱重儀表從稱重傳感器和速度傳感器接收信號，通過積分運算得出一個瞬時流量值和累積重量值，並分別顯示出來。
[0003]皮帶秤主要有機械式和電子式兩大類。後來出現了 TTS型皮帶秤，TTS系列新型電子皮帶秤產品採用了模型化計量原理，皮帶稱多參數信息融合技術彌補了使用「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的不同特徵點上，從地域角度構成了多傳感器信息感知系統；利用資料庫技術從時域角度定量的反映稱重系統的狀態。TTS型電子皮帶秤從皮帶秤本身計量性能和皮帶秤環境適用性兩方面徹底解決了皮帶秤精度、穩定性、高成本維護等長期和普遍存在的問題。由於懸浮型皮帶秤的換能元件大多採用電阻應變片，測量精度受到電磁幹擾的影響。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種差動應變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤，所述皮帶秤可同時對溫度和壓力進行測量且抗電磁幹擾能力強，實現了皮帶秤的實時準確測量。
[0005]為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是:一種差動應變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤，其特徵在於:包括靜態梁、稱重託輥、光纖Bragg光柵、等強度懸臂梁、動態梁、皮帶輸送機縱梁和信號處理裝置，所述靜態梁固定在兩根皮帶輸送機縱梁之間，等強度懸臂梁的受力端與動態梁固定連接，等強度懸臂梁的固定端固定在輸送機縱梁之間的靜態梁上，動態梁與稱重託輥的固定底座固定，沿等強度懸臂梁的上、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]優選的，所述等強度懸臂梁的前後兩側設有平行板簧，平行板簧的一端與靜態梁固定連接，平行板簧的另一端與動態梁固定連接，平行板簧、靜態梁和動態梁構成框架結構，所述等強度懸臂梁位於所述框架內。
[0007]採用上述技術方案所產生的有益效果在於:所述皮帶秤將等強度懸臂梁的固定端和自由端分別固定在靜態梁和動態梁上，光纖Bragg光柵固定在等強度懸臂梁上，通過把等強度懸臂梁的撓度變化轉換成對光纖Bragg光柵的中心波長移位的測量來實現皮帶秤的實時稱重。利用粘貼於等強度懸臂梁上、下表面的光纖Bragg光柵對溫度和壓力響應的差異性，可實現對溫度和壓力的同時測量。由於光纖Bragg光柵是電絕緣材料，因此具有抗電磁幹擾能力強的優點，光纖Bragg光柵傳感器適用於電磁幹擾情況下的皮帶秤稱重，可實現準確測量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0009]圖1是本發明的拆除皮帶的主視結構示意圖；
[0010]圖2是本發明的拆除皮帶和稱重託輥的俯視結構示意圖；
[0011]其中:1、靜態梁2、稱重託輥3、螺栓4、光纖Bragg光柵5、等強度懸臂梁6、動態梁
7、平行板簧8、輸送機縱梁9、信號處理裝置。
【具體實施方式】
[0012]如圖1-2所不,一種差動應變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤,動態梁6與稱重託輥2的固定底座連成一體，等強度懸臂梁5的受力端與動態梁6固定相連，等強度懸臂梁5的固定端固定在靜態梁I上，沿等強度懸臂梁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]所述等強度懸臂梁5的上、下表面固定的光纖Bragg光柵4位於中心線位置，等強度懸臂梁5兩端採用螺栓連接來分別與靜態梁I和動態梁6固定。輸送物料時物料對皮帶的壓力通過稱重託輥2傳遞給動態梁6，動態梁6又將力傳遞給等強度懸臂梁5，等強度懸臂梁5產生撓度(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量的原理是:物料輸送時物料對皮帶的壓力通過稱重託輥傳遞給動態梁，動態梁再將壓力傳遞給等強度懸臂梁，根據力傳遞可知，物料輸送時物料質量M與等強度懸臂梁自由端所受力F的關係為:
[0015]F=Mg I)
[0016]其中g為重力加速度。
[0017]皮帶秤載荷引起等強度懸臂梁5自由端移位，光纖Bragg光柵4隨等強度懸臂梁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應變敏感係數；ST為溫度敏感係數；Λ ε為等強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]等強度懸臂梁自由端移位Λ ε與等強度懸臂梁自由端所受應力F的關係為:
【權利要求】
1.一種差動應變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤，其特徵在於:包括靜態梁(I)、稱重託輥(2)、光纖Bragg光柵(4)、等強度懸臂梁(5)、動態梁(6)、皮帶輸送機縱梁(8)和信號處理裝置(9 )，所述靜態梁(I)固定在兩根皮帶輸送機縱梁(8 )之間，等強度懸臂梁(5 )的受力端與動態梁(6)固定連接，等強度懸臂梁(5)的固定端固定在輸送機縱梁(8)之間的靜態梁(I)上，動態梁(6)與稱重託輥(2)的固定底座固定，沿等強度懸臂梁(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.根據權利要求1所述的差動應變式光纖Bragg光柵懸浮型皮帶秤，其特徵在於:所述等強度懸臂梁(5)的前後兩側設有平行板簧(7)，平行板簧(7)的一端與靜態梁(I)固定連接，平行板簧(7)的另一端與動態梁(6)固定連接，平行板簧(7)、靜態梁(I)和動態梁(6)構成框架結構，所述等強度懸臂梁(5 )位於所述框架內。
【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 優先權日:2013年12月3日
【發明者】汪祖民, 周自強 申請人:大連大學