光纤光栅传感技术在轨道交通车辆的应用

在论述国内外光纤光栅传感器生产厂商概况和光纤光栅传感技术的优势的基础上,分析列举了光纤光栅传感技术在轨道交通车辆的若干应用实例,展望光纤光栅传感器在轨道交通车辆上应用前景。随着光纤光栅传感技术的不断发展,以传统的测试系统逐步由光纤光栅测试系统所取代     

光纤传感技术在地下工程中的应用

研究目的光纤传感技术是一种新型的监测技术。新建北京地铁5号线崇文门站需要从既有运营地铁下穿过,为控制开挖引起的土层沉降,需要对施工中采用的超前大管棚的应变进行测试,传统的测试手段难以满足要求,因此采用了光纤传感技术。研究方法在大管棚施工前在其上预埋光纤传感器,并对光纤传感器进行相应的保护措施,以保证其工作正常,管棚施作时附带光纤传感器一起顶入土层中,因为光纤传感器是附着在管棚上的,应变可以通过光纤传感器反映出来。研究结论通过测试,可以看出光纤传感技术能够测试管棚应变,精度较高;光纤传感器能够在复杂的环境下测试管棚的应变,比电阻片测试更具有耐久性和适应性,光纤传感技术可以在地下工程中推广应用。     

光纤光栅传感器在铁路领域的研究与应用

概述了光纤Bragg光栅传感原理，介绍了目前光纤光栅传感器在国内外铁路领域中的研究与应用情况，分析了光纤光栅测试技术在铁路领域的潜在应用及发展前景。     

高速铁路光纤护栏系统的应用研究

论述铁路安全防护现状和光纤传感技术特点,对光纤护栏系统的目标、组成、原理、功能和安装关键技术进行研究。以光纤传感器为基础,分析基于光纤振动传感器的高速铁路光纤护栏系统。光纤护栏系统利用报警子系统、视频复核子系统、声光震慑子系统,以及光纤振动产生的光相位变化及光干涉信号,触发其平台产生报警,从而保证高速铁路行车安全。     

基于d轴电流直接求解的定子磁场定向控制系统

根据定子磁场定向控制理论，提出一种基于d轴电流直接求解的磁链、转速、转矩闭环定子磁场定向控制系统。定子磁链观测器采用电压、电流混合模型，从原理上分析了模型切换点选取方法。通过Maflab／Simulink仿真验证了该控制系统在动态响应过程中，定子磁链的稳定性好、转矩响应快等优点。     

基于光纤传感技术的钢轨变形监测可行性研究

光纤传感技术与传统的电类、机械类传感技术相比,具有抗电磁干扰能力强、使用方便、易维护等优点。本文探讨其应用于钢轨变形监测的可行性。首先,将两相邻弹性扣件之间钢轨受力形式简化为简支梁,通过理论分析得出钢轨中间点断面同一高度处应变与位移之间的关系;然后将分布式光纤和光栅传感器布设在钢轨简支梁上,通过试验测试数据得到位移与应变的关系,并分析了由应变推算钢轨变形的计算误差。研究结果表明:光纤传感技术在钢轨变形监测上是可行的;光栅传感器测量精度较分布式光纤精度高。研究结果为光纤传感技术在钢轨变形监测中的应用提供了技术支撑。     

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。     

光纤传感技术在铁路中的应用

光纤传感技术是当前传感器领域研究方向。介绍光纤传感技术在监测路基沉降、边坡滑坡、轨道温度、轨道不平顺、轨道振动、道岔密贴、接触网温度、桥梁隧道结构状态、车体倾斜（载重）、车体状态（应力、振动、温度）、列车防撞预警及安全防护、列车装载超高与超宽和底部超限等方面的实际应用现状,分析总结其技术特点。光纤传感技术凭借自身优点和多参数监测能力,在铁路行业监测领域应用前景广阔。     

基于COMSOL的单侧计轴传感器磁场分析

通过建立单侧计轴传感器数学模型,推导传感器磁场偏微分方程,解决磁场分界面边值问题,即在给定求解区域和边界条件下,根据已知物理规律,求解磁位随坐标的变化规律;研究车轮对励磁线圈周围磁场分布及感应线圈上感应电动势的影响,建立传感器三维模型,利用有限元软件COMSOL分析计轴传感器磁场分布情况,为传感器电磁参数的设定提供指导。     

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。     

A型地铁车辆的磁调制式差动电流传感器

分析了磁调制式差动电流传感器在A型地铁车辆高压柜电路中的功能,阐述了高导磁环形镍铁合金铁心线圈构成的差动电流传感器的电路原理,并简要介绍了该差动电流传感器的外形结构和材料特点,列出了传感器的主要技术参数,运用证明该差动电流传感器工作性能可靠、稳定.     

无速度传感器电励磁同步电机的转速和转子位置估计

研究了一种基于模型参考自适应的电励磁同步电机无速度传感器控制方案。分别给出了基于电压和电流模型的磁链观测方法,利用基于电压和电流的气隙磁链观测结果之差作为误差,经过PI自适应率进行调节之后得到估计转速。对所研究的电励磁同步电机无速度传感器矢量控制系统进行了仿真试验,仿真结果表明该控制系统能够快速、准确地辨识电机转速。     

内嵌预压式大量程光纤光栅智能钢绞线的标定试验

内嵌预压式大量程光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)智能钢绞线解决了光纤光栅传感器监测量程不够的难题。为了保证光纤光栅智能钢绞线的应力应变测量精度,通过理论分析和静载试验标定了智能钢绞线FBG传感器的主要传感性能指标,并对传感器理论和试验应变灵敏度的误差进行分析,试验结果表明FBG传感器的传感性能满足工程要求,试验应变灵敏度Kε不小于1.17 pm/με,迟滞≤1.5%、线性度≤1%、重复性误差≤2.5%,总精度≤3%。     

融合光纤传感与压电感知的列车结构健康监测方法

结构健康监测技术是提升列车运行可靠性、安全性,降低运营成本的变革性技术。针对列车转向架结构损伤诊断与寿命预测的需求,提出融合光纤传感与压电感知的转向架材料试样结构健康监测方法,并构建基于光纤传感的结构载荷识别方法,利用光纤测量的应变信息反演结构所受的外部载荷,识别结果可为结构寿命预测提供载荷输入。同时,研究压电感知Lamb波信号在不同裂纹长度下的变化规律,基于相关系数法建立用于表征裂纹长度的损伤指数模型,实现对结构裂纹损伤萌生、扩展全过程的损伤诊断。依据所提出的列车结构健康监测方法框架,对压电传感器实时诊断的结构裂纹损伤情况建立仿真模型,使用光纤传感器反演得到的外部载荷对仿真模型进行加载。最后,开展列车转向架构架材料试样的疲劳试验,结果表明：基于光纤传感的反演载荷与真实载荷间的相对误差为1.30%,损伤因子与裂纹长度相关系数达到0.97。研究成果可推进结构健康监测方法在高速列车上的工程化应用。     

光纤光栅传感器在斜拉桥索力监测中的应用

光纤光栅传感技术已成为监测领域的探索热点之一。为提高光纤光栅传感器在恶劣应用环境中的成活率以及与被测基体的耦合性,在钢绞线中心丝上设置凹槽,嵌入光纤布拉格光栅(FBG)传感器,研制成自感知钢绞线并用于拉索中,实现对拉索索力的智能监测。以湖南省衡阳市东洲湘江大桥为工程背景,对随机抽取的12根拉索的标定数据及某监测周期的索力监测值进行分析。结果表明:采用凹槽内嵌封装技术的FBG传感器成活率高,监测量程大且误差小,稳定性良好,可为光纤光栅传感器在拉索索力监测中的应用提供技术支撑。     

基于光纤传感技术的德国铁路数字孪生

德国铁路股份公司（DB）目前正在研究应用光纤传感、数字孪生等技术来提高德国铁路线网的运输能力,并为列车移动闭塞运营及铁路基础设施智能维护提供支持。文章将介绍DBNetz与其合作伙伴联合开展的FOSSIL4.0研究项目,该项目旨在发掘光纤传感（FOS）技术潜在用途和功能,以替代传统无源传感器提供所需数据,为铁路数字孪生打造新的、更精确灵敏的神经系统。     

光纤传感技术在铁路检测监测中的应用研究

光纤传感技术具有抗电磁干扰、精度高等特点,可以作为铁路现场检测监测的一种重要技术手段。介绍了多种光纤传感技术的原理和特点,及其在铁路边坡变形或滑坡监测、车体状态监测、列车定位与测速等场景下的工程应用情况。以高铁沿线栅栏状态监测为例,对光纤传感技术在铁路现场的应用进行了分析,并提出建议。     

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.     

基于电压控制器的转子磁场准确定向方法研究

在异步电机转子磁场定向矢量控制中,电机温度以及运行条件的改变会造成电机定子电流的励磁分量和转子磁链方向不一致,从而对矢量控制性能产生严重影响,特别是在高速弱磁区域。文中提出了一种基于电压控制器的转子磁场准确定向方法。分析了电机端电压和转子磁场定向的准确度之间的关系,并采用了一种电压控制器来消除由于定向不准产生的定子电流励磁分量和转子磁链之间的误差角度。仿真结果表明本方案可以在整个速度范围内显著提高控制系统性能,从而对电机参数变化等对不利因素具有更强的鲁棒性。     

高速列车异步牵引电机直接磁场定向控制研究

对高速列车异步牵引电机的直接磁场定向控制技术进行研究。针对某型动车牵引电机,对电压型、电流型以及混合闭环磁链观测器的工作特性进行频率响应函数分析对比,并且仿真实现了基于混合型磁链观测器的牵引电机直接磁场定向控制。结果表明,电机参数偏差影响观测器对转子磁链的观测效果,混合型的闭环磁链观测器具有较强的参数鲁棒性,适合应用于直接磁场定向控制系统中。