随着交通运输业的飞速发展,汽车超载现象也日益严重。车辆超载不仅会对交通设施造成损坏,还极易引发交通事故。因此,车辆动态检测仪器在交通运输管理系统中的地位日趋重要。 对过往车辆进行实时的动态监控,首先需要设计相应的用以获取车辆信号的传感器。目前,常用的动态称重传感器主要有:压电式、电容式和弯曲盘式等,然而在实际应用中,由于各种干扰因素的影响,这些传感器存在着一些这样或那样的缺点,如测量结果随温度、时间的变化存在漂移、抗电磁干扰能力差、安装不方便,不能满足交通管理现代化的需求等等。 近年来,随着数字信号处理(DSP)技术的发展,以及光纤传感技术在控制、测量方面的广泛应用,为光纤动态称重技术开发提供了技术保障。本文设计了一种基于马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪的频率输出型光纤动态称重传感器,与前面所提到的各种传感器组成的动态称重系统相比,该系统具有测量精度高、抗干扰能力强、响应速度快、便于组网等优点。 本系统硬件设计主要分光纤传感部分、模拟电路、数字电路和显示、记录四大部分。光纤传感部分由光源、马赫-曾德尔干涉仪、光电转换器等组成,负责提取过往车辆参数信息;模拟信号部分负责对光纤干涉仪输出的信号进行调适,由隔直、滤波、放大等电路组成;数字部分以TI公司生产的数字信号处理器(DSP)为核心,负责数字的采集、数据处理和与PC机通信等,该部分用ALTERAL公司生产的复杂可编程逻辑芯片(CPLD)负责对整个系统进行译码和时序控制。显示、记录部分用来显示和记录数据、制表和制图等。 最后,本文依据前面车辆动态称重的基本原理,用软件实现了数据的采集和处理过程,给出实验数据,并画出了测量曲线,实现了该系统。文中还分析了所实现的系统的性能以及不足,提出了改进的方案。