一种基于LabView的光纤传感检测系统

介绍了光纤光栅激光传感器的传感机理和信号的解调算法,设计并实现了一种基于LabView光纤传感检测系统。实验得出该传感检测系统成功解调传感器被测信号,系统噪声达10-6pm/Hz(1/2),动态范围达到了120dB@100Hz,线性度达到了0.9999。结果表明:该检测系统性能可靠,可对光纤光栅传感器信号进行实时的解调。     

基于FBG的悬挂式单轨列车位置检测方法研究

提出了一种采用光纤光栅传感技术实现悬挂式单轨列车位置检测的方法和系统。在室外轨道区段分界处设置一套光纤光栅传感器,并将其安装在列车车轮走行的轨道梁底板上;室内调制解调仪内置信号发送器,通过光缆将光信号发送给光纤光栅传感器。列车车轮作用在轨道梁底板所产生的应变导致光纤布拉格光栅出现波长漂移,调制解调仪通过光纤布拉格光栅波长的变化,计算出轨道梁产生应变的大小,并将解调数据(应变信号)发送给信号处理主机。信号处理主机根据解调数据的突变点,识别悬挂式单轨列车的运行位置。该系统除了可以识别列车所在轨道区段的占用状态以外,还可通过对列车轮对数的统计,实现列车完整性检测。     

基于匹配光栅解调的FBG轨道传感器研究

通过光纤布拉格光栅(FBG)的传感原理研究基于匹配光栅解调的轨道传感器问题。依据匹配光栅检测应变的原理和列车载荷作用下钢轨应变分析,设计出一种检测钢轨局部轴向应变的光纤光栅轨道传感器方案;使用列车载荷模拟平台,对研制的轨道传感器功能进行了验证。不同环境温度、不同加载频率下采集到的实验数据表明:匹配光栅的解调方法能有效地解决温度应变交叉敏感带来的问题,满足对列车计轴的要求;并在构建交通动态测重系统(WIM)方面有好的发展前景。     

基于光纤技术的铁路沿线崩塌落石监测报警系统研究

基于光纤技术的铁路沿线崩塌落石监测报警系统以光纤光栅传感技术为核心,集光电技术、计算机软件技术、信息处理技术、控制技术和通信技术于一体.介绍其危险源捕捉分系统、信号传输分系统、光纤光栅解调分系统、数据处理分系统、外围分系统功能.针对技术创新点,光纤光栅振动传感器的光纤光栅应变片、拾振结构、保护装置,软件的波长获取、数据处理、报警处理和UI界面模块功能,以及数据处理模块中的软件核心模块算法进行阐述和分析.     

光纤光栅应变特性及其在槽形梁试验量测中的应用

设计了一种等强度悬臂梁结构,将光纤光栅(FBG)粘贴于悬臂梁表面,研究光纤光栅波长与应变变化的关系,通过给等强度悬臂梁加载砝码,将光纤光栅传感器与电阻式应变片所测应变进行对比,结果表明光纤光栅具有良好的线性应变—波长特性。通过在光纤光栅上直接施加砝码研究了光纤光栅的应变量程及预拉力,在此基础上,研制了测试范围±2 000×10-6、分辨率1×10-6的钢筋式光纤光栅应变传感器,并在槽形梁受力性能试验中应用,与电阻式应变片的对比结果表明,光纤光栅传感器可以正确反映槽形梁在荷载作用下的受力状态。     

基于双向应变匹配解调的光纤光栅轨道传感技术研究

轨道应变的准确监测对列车计轴、测重、定位和安全状态感知等具有重要的意义。本文基于光纤布拉格光栅(FBG)双向应变匹配解调方法,提出一套改进的轨道应变传感方案。该方案有效地解决了光纤光栅应变与环境温度交叉敏感的问题,与传统的匹配光栅解调方法相比具有更高的灵敏度,同时可以减小钢轨本身热胀冷缩等因素对测量的影响。在不同的环境温度和静态载荷下进行光纤光栅应变测量对比实验,利用电阻应变计进行模型实验,通过动态加载实验检验系统对动态应变的监测效果。实验数据表明,本方案适用于瞬态及静态钢轨应变的准确测量,具有较高的稳定性和灵敏度。     

基于车辆动态响应的车轮多边形自动识别方法

当列车高速运行时,车轮多边形会导致高频轮轨冲击,对车轴、车轮、钢轨等轨道-车辆系统零部件疲劳寿命产生极为不利的影响。本文基于车辆动态响应,利用广义共振解调方法实现了车轮多边形磨耗诊断。首先利用同步压缩短时傅里叶变换得到信号的高分辨率时频谱,然后从时频谱上自动提取时间-能量信息,用于冲击引起的高频振动和低频信号分离;通过Lp范数准则确定带通滤波范围之后,利用广义Hilbert包络解调方法对带通车辆动态响应信号进行解调,提取其中隐含的车轮多边形磨耗信息。分析结果表明,该方法可以有效地诊断车轮多边形磨耗。     

光纤光栅应变传感器的温度补偿及其工程应用

在使用光纤光栅应变传感器对结构应变进行监测的过程中,为了解决光纤光栅的中心波长对温度与应变交叉敏感的问题,从光纤光栅传感器的微观结构及其工作时与混凝土的相互作用机理出发,给出了利用光栅温度传感器对光栅应变传感器进行点对点温度补偿的方法,通过对应变传感器测得的数据进行修正,来获得由荷载引起的结构真实应变值。利用实际工程中的测量数据对该方法进行了验证,得到了较为理想的效果。     

基于DSP的信号高精度检测方法

在分析轨道电路FSK信号特点基础之上,提出了基于多相滤波器的频谱细化分析（ZOOM-FFT）技术接收并解调FSK信号的方法,结合数字信号处理技术,对FSK轨道电路信号进行频谱分析,可以有效地检测出轨道电路信号上下边频频率、中心频率和幅度,达到了实时性和精度高的要求。     

基于GFRP-OFBG筋的桥梁缆索索力测量技术研究

基于内嵌光纤Bragg光栅传感器的光纤光栅-玻璃纤维增强塑料复合筋(GFRP-OFBG筋),研究了GFRP-OFBG筋自身的应变和温度传感特性,研究结果表明,GFRP-OFBG智能筋具有优异的线性传感性能,筋中光栅测量的应变极限达12 000με以上,波长变化达14 nm;对于用GFRP-OFBG筋替换普通钢绞线的中丝而得到的GFRP-OFBG智能钢绞线,进行了应变传感、温度敏感和钢绞线松弛试验,试验结果表明,GFRP-OFBG智能钢绞线具有优异的线性传感性能和较低的应力松弛率,并可实现钢绞线受载全过程监测,绞线中光栅测量应变极限为11 568.2με,光栅波长变化为15.966 nm;对直接增加GFRP-OFBG筋制成的光纤光栅平行钢丝智能索和直接增加GFRP-OFBG智能钢绞线得到的光纤光栅平行钢绞线智能索,进行荷载传感试验,试验结果表明,智能索的感知线性度和重复性都比较好,并可监测70%以上公称破断索力。智能索工程应用案例表明,GFRP-OFBG筋智能拉索在实际工程中很容易得到车辆荷载下的响应曲线。     

轨道电路多音调频信号的数字解调方法

针对新型数字编码轨道电路传输的窄带多音调频信号,提出利用FIR高通数字滤波器进行多音调频信号数字解调的方法。FIR高通滤波器幅频响应曲线中过渡带局部具有近似线性的特点。对采样率为10 kHz,过渡带为800 Hz至3 800 Hz的10阶FIR高通滤波器幅频响应曲线过渡带局部进行线性拟合。利用其中具有高度线性特性的部分对轨道电路窄带多音调频信号进行幅频变换,从变换结果的幅度包络中得到调制信号信息。对调制信号进行频谱分析,得到原始的列车控制编码信号。仿真结果表明,高通FIR数字滤波器鉴频特性线性度高,所需FIR滤波器阶数少,实现方法简单,在0 dB信噪比、14 dB信干比环境下能够很好地恢复原始调制信号。     

基于Sagnac环光缆识别系统的开发

基于Sagnac干涉环的基本原理,研究光缆识别系统。根据该系统探测距离、灵敏度、信噪比等指标,设计了光缆识别系统的激光发射模块(LD模块)、探测接收模块(PD模块)、FPGA信号处理模块。实验表明,LD模块的出光功率范围可达0~10mW,PD模块的光接收动态范围可达40dB。该系统在实际光缆识别过程中得到了良好的验证,本文重点介绍激光发射模块与探测接收模块。     

内燃机车轴承圈的声发射法检测

本文介绍了内燃机车轴箱组件中的轴承环用声发射法进行检测的结果。轴承圈的小尺寸范围的定位检测会造成被检缺陷的座标,在到达压电传感器的声发射信号时间误差最小的情况下,也有很大的离散性。为制定好检测方法,确定了激发出声发射信号所必需的最大负荷。轴承圈变形的测量是通过与声发射系统相连接的应变测量系统来完成的。在记录声发射信号时...     

基于光纤光栅的钢轨应变测量关键技术研究

钢轨应变的监测在铁路线路的运营维护中具有重要意义。光纤光栅传感器相比传统传感器在稳定性、抗电磁干扰与准分布式测量等方面能够更好满足钢轨应变测量的需要。本文指出了光纤光栅传感器对载荷和温度应力的测量原理,建立光纤光栅中心反射波长漂移量与载荷和温度应力产生的钢轨应变的数学模型。使用光纤光栅传感器进行温度应力和动态载荷下的钢轨应变监测实验,并通过匹配光栅方法消除温度变化的干扰。实验结果表明光纤光栅应变传感器适用于钢轨应变的监测需要,具有良好的工作性能。     

基于光纤传感技术的轨道占用监测系统设计

针对轨道电路计轴方式容易受外界条件变化引起轨道继电器误动作问题,提出了一种新型的光纤计轴方式。该方式以光栅传感解调技术为基础,结合了LabVIEW和ARM微处理器将光纤信号从外部采集到下位机,运用高斯多项式拟合算法、自动寻峰算法、计轴算法和影响因子累加算法进行数据处理,通过以太网使上位机和下位机相互通信,最终实现了光纤信号的数据滤波、寻峰、拟合和轨道电路的列车计轴、方向判断等功能,并将计轴结果存入SQL数据库。结果表明,光纤计轴技术提高了计轴的准确度,增强了对外界环境的抗干扰性,为以后铁道信号监测系统的改进奠定了基础。     

基于光纤光栅的高速磁浮列车关键结构载荷及动应力监测系统研究

为满足高速磁浮列车关键结构状态的实时监测需求，文章介绍了一种适用于高速磁浮列车特殊运用环境及结构特点的基于光纤光栅传感网络的载荷及动应力监测系统。首先分析了光纤光栅传感器可用于检测载荷及动应力的物理机理，其次介绍了监测系统的整体设计以及光纤光栅传感器、解调系统等重要组成部分的工作原理及特征参数，最后进行了车载试验与数据分析，验证了所设计的光纤光栅监测系统用于高速磁浮列车关键结构载荷及动应力实时监测的有效性与准确性。     

基于线阵CCD的空间滤波测速算法关键参数研究

介绍了基于线阵CCD的空间滤波器的基本架构与原理,并通过MATLAB工具对基本型空间滤波器的算法进行了仿真验证;针对基本型空间滤波器频谱中存在的严重的基频干扰问题,提出了一种差分算法来解决,并进行了计算机仿真验证和真实皮带轮运动视频验证;对空间滤波器的各项参数设置对测量效果的影响进行了分析与仿真,确定了光栅周期宽度、周期数、CCD像素值、ADC采样分辨率、采样时间长度等参数的选择范围。基于线阵CCD结构的空间滤波器具有成本低、安装调试简单、噪声低等特点。     

基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测数传系统

介绍了基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测系统的构成,详细阐述了系统的数据采集、处理和传输方法,包括数据的读取、预处理及无线网络等相关技术方法。针对大流量监测数据实时无线传输的瓶颈问题,提出光纤光栅解调系统数据处理和无线传输的方案,可对监测数据自动进行加密、校验和打包,并通过GPRS模块将监测数据推送至远端数据中心。该系统已应用于我国多处高速铁路轨道状态长期监测工点,系统运行状态良好,数据传输系统稳定可靠。     

城轨车辆激光焊接搭接工艺在线监测研究

基于自身搭建的光纤激光焊接在线监测系统,实现了不锈钢光纤激光焊接过程中搭接间隙的监测。对实时监测到的光信号进行分析,阐述了搭接间隙对光信号的影响规律及机制,为分析搭接过程中等离子体和熔池的动态行为提供了依据。     

基于列控车载BTM设备的应答器误码处理研究

分析应答器传输系统的信号特点,搭建FSK信号解调的Simulink等仿真环境,结合应答器误码故障发生时列控车载BTM设备记录模块采集的数据,对应答器上行链路误码问题进行特征分析,得到信号的频谱、波形等特征,为现场的故障排查提供分析方法,对设备的优化提供指导。