光纖光柵傳感技術(shù)在軌道狀態(tài)監(jiān)測中的研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)因其自身靈敏度高、測量速度快、信息存儲量大，便于大規(guī)模組網(wǎng)等優(yōu)勢被研究人員廣泛關(guān)注，為實現(xiàn)更加合理的軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測與建立有效的預警機制提供了新的思路與行之有效的解決方法。
　　本文在研究光纖光柵傳感基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)上，結(jié)合光纖光柵傳感器的應(yīng)用特點，討論了將光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用于車輪踏面缺陷監(jiān)測中的可行性;在比較分析了現(xiàn)有高速列車車輪踏面缺陷監(jiān)測方法的基礎(chǔ)上，進一步結(jié)合光纖傳感技術(shù)自身特點與實際工程應(yīng)用需求，制定了基于光纖

2、光柵傳感技術(shù)的車輪踏面缺陷的監(jiān)測方案，并進行了系統(tǒng)方案模塊的實現(xiàn);隨后，建立了相關(guān)實驗?zāi)Ｐ停鶕?jù)系統(tǒng)設(shè)計目標進行了設(shè)計模塊及設(shè)計方法的實驗驗證。
　　本文的第一部分以耦合模理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用傳輸矩陣法分析了光纖光柵的光譜響應(yīng)，在得出諧振條件后，進一步分析了光纖光柵的傳感理論基礎(chǔ)。在分析光纖光柵傳感基礎(chǔ)理論以及光纖光柵傳感器的應(yīng)用特點基礎(chǔ)上，進一步結(jié)合車輪踏面缺陷檢測的要求，進行了應(yīng)用光纖光柵傳感技術(shù)進行車輪踏面擦傷在線監(jiān)測可行性基礎(chǔ)

3、研究。
　　本文的第二部分主要介紹了基于光纖光柵傳感技術(shù)的車輪踏面缺陷檢測系統(tǒng)的方案設(shè)計。和目前軌道交通結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)中廣泛使用的電類傳感技術(shù)相比，基于光纖光柵傳感技術(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)防電磁干擾能力強，不會發(fā)生零點漂移等故障;傳輸距離長，利于建成大規(guī)模的分布式組網(wǎng)。本文的第二部分設(shè)計了基于光纖光柵傳感技術(shù)的高速車輪踏面擦傷在線監(jiān)測系統(tǒng)方案，并以FPGA為數(shù)字核心控制模塊設(shè)計了相應(yīng)的功能模塊。
　　本文第三部分根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計目標，建立了

4、相關(guān)實驗?zāi)Ｐ?。首先建立了基于光纖光柵傳感技術(shù)的車輪沖擊響應(yīng)仿真模型。而后，針對F-P腔解調(diào)模塊中設(shè)計所采用的脈位解調(diào)方法，建立理論仿真模型，并將解調(diào)后所得到的波長變化曲線與實際車輪沖擊響應(yīng)曲線進行對比，驗證解調(diào)方式的可行性。最后利用壓控振蕩器模擬實際檢測系統(tǒng)的中的掃頻過程。對實際測量系統(tǒng)中的Fabry-Perot諧振腔的光學掃描濾波過程進行模擬，將對光纖光柵傳感量中心波長值λm的掃描過程對應(yīng)為通過壓控振蕩器所進行的掃描過程，從而將實際過