一种基于光纤技术的组合仪系统论文和设计-王效泽

全文摘要

本实用新型公开了一种基于光纤技术的组合仪系统，包括组合仪表、光纤激光光源、滤波放大器、光开关、光纤光栅解调器，所述光纤激光光源、滤波放大器、光开关、光纤光栅解调器置于所述组合仪表的内部，所述光纤激光光源的输出端与滤波放大器的输入端连接，所述滤波放大器的输出端与光开关的输入端连接，所述CAN总线收发器安装在组合仪表内部，且CAN总线收发器外部接口与CAN总线网络连接。本实用新型中由于光纤具有很多优异特性，如具有抗电磁和原子辐射干扰的性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，因此，本实用新型的组合仪系统能够更好的适应车辆上的各种电磁环境和气候环境，并且具有布线方便，安装快捷的特性。

主设计要求

1.一种基于光纤技术的组合仪系统，其特征在于，包括组合仪表（5）、光纤激光光源（2）、滤波放大器（1）、光开关（3）、光纤光栅解调器（6）、光纤光栅温度传感器（7）、光纤压力传感器一（8）、光纤油量传感器（9）、光纤转速传感器（10）、光纤车速传感器（11）和CAN总线收发器（4），所述光纤激光光源（2）、滤波放大器（1）、光开关（3）、光纤光栅解调器（6）置于所述组合仪表（5）的内部，所述光纤激光光源（2）的输出端与滤波放大器（1）的输入端连接，所述滤波放大器（1）的输出端与光开关（3）的输入端连接，所述光开关（3）的输出端经光纤与光纤光栅温度传感器（7）、光纤压力传感器一（8）、光纤油量传感器（9）、光纤转速传感器（10）、光纤车速传感器（11）连接，所述光纤光栅解调器（6）经光纤与光纤光栅温度传感器（7）、光纤压力传感器一（8）、光纤油量传感器（9）、光纤转速传感器（10）、光纤车速传感器（11）连接，所述CAN总线收发器（4）安装在组合仪表（5）内部，且CAN总线收发器（4）外部接口与CAN总线网络连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤技术的组合仪系统，其特征在于，所述光纤光栅解调器（6）内部含有光电变换器。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤技术的组合仪系统，其特征在于，所述组合仪表（5）将经所述光纤光栅解调器（6）解调的光信号结果以液晶、数码管、指针刻度盘等不同形式显示出来，显示的内容可以是以数字形式或指针形式。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤技术的组合仪系统，其特征在于，所述光纤光栅温度传感器（7）由外壳一（71）、入射光纤一（72）和反射光纤一（73）组成，所述外壳一（71）材质不限于铜或不锈钢，并带有螺纹，所述光纤光栅温度传感器（7）安装在车辆冷却系统管道上，所述入射光纤一（72）接所述光开关（3），反射光纤一（73）接所述光纤光栅解调器（6）。

5.根据权利要求1所述的一种基于光纤技术的组合仪系统，其特征在于，所述光纤压力传感器一（8）由入射光纤二（81）、反射光纤二（82）、弹性膜片（83）和外壳二（84）组成，所述外壳二（84）为金属材质，所述弹性膜片（83）固定在外壳二（84）上，所述光纤压力传感器一（8）安装在需要测量压力的系统管路上，所述入射光纤二（81）接所述光开关（3），反射光纤二（82）接所述光纤光栅解调器（6）。

6.根据权利要求1所述的一种基于光纤技术的组合仪系统，其特征在于，所述光纤油量传感器（9）由入射光纤三（91）、反射光纤三（92）、法兰盘（93）、光纤压力传感器二（96）和外壳三（95）组成，所述外壳三（95）上有两个通孔（94），所述光纤油量传感器（9）安装在油箱里，通过所述法兰盘（93）固定在油箱上，所述入射光纤三（91）接所述光开关（3），所述反射光纤三（92）接所述光纤光栅解调器（6）内壁的光电变换器。

7.根据权利要求1所述的一种基于光纤技术的组合仪系统，其特征在于，所述光纤转速传感器（10）由外壳四（101）、入射光纤四（102）、反射光纤四（103）、螺母一（104）和透明罩一（105）组成，所述外壳四（101）材质不限于铜或不锈钢，并带有螺纹，所述螺母一（104）材质不限于铜或不锈钢，所述透明罩一（105）为玻璃材质，所述光纤转速传感器（10）置于发动机转速传感器安装位置处，通过螺母一（104）调整所述光纤转速传感器（10）的高度，所述入射光纤四（102）接所述光开关（3），所述反射光纤四（103）接所述光纤光栅解调器（6）内部的光电变换器。

8.根据权利要求1所述的一种基于光纤技术的组合仪系统，其特征在于，所述光纤车速传感器（11）由外壳五（111）、入射光纤五（112）、反射光纤五（113）、螺母二（114）和透明罩二（115）组成，所述外壳五（111）材质不限于铜或不锈钢，并带有螺纹，所述螺母二（114）材质不限于铜或不锈钢，所述透明罩二（115）为玻璃材质，所述光纤车速传感器（11）置于驱动桥壳或变速器壳内转速传感器安装位置处，通过螺母二（114）调整所述光纤车速传感器（11）的高度，所述入射光纤五（112）接所述光开关（3），所述反射光纤五（113）接所述光纤光栅解调器（6）内部的光电变换器。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤应用技术领域，具体是一种基于光纤技术的组合仪系统。

背景技术

组合仪表系统是整车上为驾驶员提供车辆运行状态不可或缺的仪器设备。随着车辆功能越来越丰富，车辆上的电器设备也越来越多，而且车辆会在不同的时间、不同的地点及不用的温度下行驶，不可避免的为车辆带来了复杂的电磁环境和气候环境，易造成仪表系统工作出现异常。因此，本领域技术人员提供了一种基于光纤技术的组合仪系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于光纤技术的组合仪系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于光纤技术的组合仪系统，包括组合仪表、光纤激光光源、滤波放大器、光开关、光纤光栅解调器、光纤光栅温度传感器、光纤压力传感器一、光纤油量传感器、光纤转速传感器、光纤车速传感器和CAN总线收发器，所述光纤激光光源、滤波放大器、光开关、光纤光栅解调器置于所述组合仪表的内部，所述光纤激光光源的输出端与滤波放大器的输入端连接，所述滤波放大器的输出端与光开关的输入端连接，所述光开关的输出端经光纤与光纤光栅温度传感器、光纤压力传感器一、光纤油量传感器、光纤转速传感器、光纤车速传感器连接，所述光纤光栅解调器经光纤与光纤光栅温度传感器、光纤压力传感器一、光纤油量传感器、光纤转速传感器、光纤车速传感器连接，所述CAN总线收发器安装在组合仪表内部，且CAN总线收发器外部接口与CAN总线网络连接。

作为本实用新型进一步的方案，所述光纤激光光源产生激光光源经所述滤波放大器处理后发送到所述光开关，所述光开关受组合仪表控制，决定接通和关闭哪一路光纤传感器。

作为本实用新型再进一步的方案，所述光纤光栅解调器接收来自光纤光栅温度传感器、光纤压力传感器一、光纤油量传感器、光纤转速传感器、光纤车速传感器的反射光信号，并对光信号进行解调，解调结果反馈给组合仪表，所述光纤光栅解调器内部含有光电变换器。

作为本实用新型再进一步的方案，所述组合仪表将经所述光纤光栅解调器解调的光信号结果以液晶、数码管、指针刻度盘等不同形式显示出来，显示的内容可以是以数字形式或指针形式。

作为本实用新型再进一步的方案，所述光纤光栅温度传感器由外壳一、入射光纤一和反射光纤一组成，所述外壳一材质不限于铜或不锈钢，并带有螺纹，所述光纤光栅温度传感器安装在车辆冷却系统管道上，所述入射光纤一接所述光开关，反射光纤一接所述光纤光栅解调器，冷却液温度的变化，可使光纤光栅温度传感器的反射光频率发生变化，实时测量出光纤光栅的应变响应，则可测量出冷却系统的温度。

作为本实用新型再进一步的方案，所述光纤压力传感器一由入射光纤二、反射光纤二、弹性膜片和外壳二组成，所述外壳二为金属材质，所述弹性膜片固定在外壳二上，所述光纤压力传感器一安装在需要测量压力的系统管路上，所述入射光纤二接所述光开关，反射光纤二接所述光纤光栅解调器，激光经入射光纤二照射到弹性膜片上，然后反射回反射光纤二，所述弹性膜片在压力的作用下变形，将引起反射光功率的变化，压力的大小与反射光的强度成一定关系，经过换算可得到压力值。

作为本实用新型再进一步的方案，所述光纤油量传感器由入射光纤三、反射光纤三、法兰盘、光纤压力传感器二和外壳三组成，所述外壳三上有两个通孔，燃油可通过通孔进入传感器内，所述光纤油量传感器安装在油箱里，通过所述法兰盘固定在油箱上，所述入射光纤三接所述光开关，所述反射光纤三接所述光纤光栅解调器内壁的光电变换器，所述光纤压力传感器二承受压力面的面积为一固定值，测量出油箱内部燃油的压力，根据液体压力与压强的关系及压强与液位高度的关系可计算出油量的高度值。

作为本实用新型再进一步的方案，所述光纤转速传感器由外壳四、入射光纤四、反射光纤四、螺母一和透明罩一组成，所述外壳四材质不限于铜或不锈钢，并带有螺纹，所述螺母一材质不限于铜或不锈钢，所述透明罩一为玻璃材质，将所述光纤转速传感器置于发动机转速传感器安装位置处，通过螺母一调整所述光纤转速传感器的高度，使透明罩一距离飞轮齿轮到毫米，所述入射光纤四接所述光开关，所述反射光纤四接所述光纤光栅解调器内部的光电变换器，飞轮齿轮上涂有反光物质，当飞轮转动时，所述光纤转速传感器与飞轮上反射面的相对位置发生周期性变化，反射光强度发生周期性变化，光电变换器输出电量也发生相应的变化，经V\/F电路变换成方波频率信号输出，可根据方波频率信号计算出发动机转速。

作为本实用新型再进一步的方案，所述光纤车速传感器由外壳五、入射光纤五、反射光纤五、螺母二和透明罩二组成，所述外壳五材质不限于铜或不锈钢，并带有螺纹，所述螺母二材质不限于铜或不锈钢，所述透明罩二为玻璃材质，将所述光纤车速传感器置于驱动桥壳或变速器壳内转速传感器安装位置处，通过螺母二调整所述光纤车速传感器的高度，使透明罩二距离齿轮到毫米，所述入射光纤五接所述光开关，所述反射光纤五接所述光纤光栅解调器内部的光电变换器，齿轮上涂有反光物质，当齿轮转动时，所述光纤转速传感器与齿轮上反射面的相对位置发生周期性变化，反射光强度发生周期性变化，光电变换器输出电量也发生相应的变化，经V\/F电路变换成方波频率信号输出，可根据方波频率信号计算出车速。

作为本实用新型再进一步的方案，所述CAN总线收发器可以与外部CAN总线网络连接，用于接受和发送基于CAN总线的数据，方便组合仪表系统与车身其他系统交换数据。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中由于光纤具有很多优异特性，如具有抗电磁和原子辐射干扰的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，因此，本实用新型的组合仪系统能够更好的适应车辆上的各种电磁环境和气候环境，并且具有布线方便，安装快捷的特性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中光纤光栅温度传感器的结构示意图。

图3为本实用新型中光纤压力传感器的结构示意图。

图4为本实用新型中光纤油量传感器的结构示意图。

图5为本实用新型中光纤转速传感器的结构示意图。

图6为本实用新型中光纤车速传感器的结构示意图。

图中：1、滤波放大器；2、光纤激光光源；3、光开关；4、CAN总线收发器；5、组合仪表；6、光纤光栅解调器；7、光纤光栅温度传感器；71、外壳一；72、入射光纤一；73、反射光纤一；8、光纤压力传感器一；81、入射光纤二；82、反射光纤二；83、弹性膜片；84、外壳二；9、光纤油量传感器；91、入射光纤三；92、反射光纤三；93、法兰盘；94、通孔；95、外壳三；96、光纤压力传感器二；10、光纤转速传感器；101、外壳四；102、入射光纤四；103、反射光纤四；104、螺母一；105、透明罩一；11、光纤车速传感器；111、外壳五；112、入射光纤五；113、反射光纤五；114、螺母二；115、透明罩二。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例中，一种基于光纤技术的组合仪系统，如图1所示，包括组合仪表5、光纤激光光源2、滤波放大器1、光开关3、光纤光栅解调器6、光纤光栅温度传感器7、光纤压力传感器一8、光纤油量传感器9、光纤转速传感器10、光纤车速传感器11和CAN总线收发器4，所述光纤激光光源2、滤波放大器1、光开关3、光纤光栅解调器6置于所述组合仪表5的内部，所述光纤激光光源2的输出端与滤波放大器1的输入端连接，所述滤波放大器1的输出端与光开关3的输入端连接，所述光开关3的输出端经光纤与光纤光栅温度传感器7、光纤压力传感器一8、光纤油量传感器9、光纤转速传感器10、光纤车速传感器11连接，所述光纤光栅解调器6经光纤与光纤光栅温度传感器7、光纤压力传感器一8、光纤油量传感器9、光纤转速传感器10、光纤车速传感器11连接，所述CAN总线收发器4安装在组合仪表5内部，且CAN总线收发器4外部接口与CAN总线网络连接。

作为一种优选方案，所述光纤激光光源2产生激光光源经所述滤波放大器1处理后发送到所述光开关3，所述光开关3受组合仪表5控制，决定接通和关闭哪一路光纤传感器。

作为一种优选方案，所述光纤光栅解调器6接收来自光纤光栅温度传感器7、光纤压力传感器一8、光纤油量传感器9、光纤转速传感器10、光纤车速传感器11的反射光信号，并对光信号进行解调，解调结果反馈给组合仪表5，所述光纤光栅解调器6内部含有光电变换器。

作为一种优选方案，所述组合仪表5将经所述光纤光栅解调器6解调的光信号结果以液晶、数码管、指针刻度盘等不同形式显示出来，显示的内容可以是以数字形式或指针形式。

如图2所示，作为一种优选方案，所述光纤光栅温度传感器7由外壳一71、入射光纤一72和反射光纤一73组成，所述外壳一71材质不限于铜或不锈钢，并带有螺纹，所述光纤光栅温度传感器7安装在车辆冷却系统管道上，所述入射光纤一72接所述光开关3，反射光纤一73接所述光纤光栅解调器6，冷却液温度的变化，可使光纤光栅温度传感器7的反射光频率发生变化，实时测量出光纤光栅的应变响应，则可测量出冷却系统的温度。

如图3所示，作为一种优选方案，所述光纤压力传感器一8由入射光纤二81、反射光纤二82、弹性膜片83和外壳二84组成，所述外壳二84为金属材质，所述弹性膜片83固定在外壳二84上，所述光纤压力传感器一8安装在需要测量压力的系统管路上，所述入射光纤二81接所述光开关3，反射光纤二82接所述光纤光栅解调器6，激光经入射光纤二81照射到弹性膜片83上，然后反射回反射光纤二82，所述弹性膜片83在压力的作用下变形，将引起反射光功率的变化，压力的大小与反射光的强度成一定关系，经过换算可得到压力值。

如图4所示，作为一种优选方案，所述光纤油量传感器9由入射光纤三91、反射光纤三92、法兰盘93、光纤压力传感器二96和外壳三95组成，所述外壳三95上有两个通孔94，燃油可通过通孔94进入传感器内，所述光纤油量传感器9安装在油箱里，通过所述法兰盘93固定在油箱上，所述入射光纤三91接所述光开关3，所述反射光纤三92接所述光纤光栅解调器6内壁的光电变换器，所述光纤压力传感器二96承受压力面的面积为一固定值，测量出油箱内部燃油的压力，根据液体压力与压强的关系及压强与液位高度的关系可计算出油量的高度值。

如图5所示，作为一种优选方案，所述光纤转速传感器10由外壳四101、入射光纤四102、反射光纤四103、螺母一104和透明罩一105组成，所述外壳四101材质不限于铜或不锈钢，并带有螺纹，所述螺母一104材质不限于铜或不锈钢，所述透明罩一105为玻璃材质，将所述光纤转速传感器10置于发动机转速传感器安装位置处，通过螺母一104调整所述光纤转速传感器10的高度，使透明罩一105距离飞轮齿轮1到2毫米，所述入射光纤四102接所述光开关3，所述反射光纤四103接所述光纤光栅解调器6内部的光电变换器，飞轮齿轮上涂有反光物质，当飞轮转动时，所述光纤转速传感器10与飞轮上反射面的相对位置发生周期性变化，反射光强度发生周期性变化，光电变换器输出电量也发生相应的变化，经V\/F电路变换成方波频率信号输出，可根据方波频率信号计算出发动机转速。

如图6所示，作为一种优选方案，所述光纤车速传感器11由外壳五111、入射光纤五112、反射光纤五113、螺母二114和透明罩二115组成，所述外壳五111材质不限于铜或不锈钢，并带有螺纹，所述螺母二114材质不限于铜或不锈钢，所述透明罩二115为玻璃材质，将所述光纤车速传感器11置于驱动桥壳或变速器壳内转速传感器安装位置处，通过螺母二114调整所述光纤车速传感器11的高度，使透明罩二115距离齿轮1到2毫米，所述入射光纤五112接所述光开关3，所述反射光纤五113接所述光纤光栅解调器6内部的光电变换器，齿轮上涂有反光物质，当齿轮转动时，所述光纤转速传感器10与齿轮上反射面的相对位置发生周期性变化，反射光强度发生周期性变化，光电变换器输出电量也发生相应的变化，经V\/F电路变换成方波频率信号输出，可根据方波频率信号计算出车速。

作为一种优选方案，所述CAN总线收发器4可以与外部CAN总线网络连接，用于接受和发送基于CAN总线的数据，方便组合仪表系统与车身其他系统交换数据。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种基于光纤技术的组合仪系统论文和设计

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设计说明书

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