FBG高铁地震预警和轨道监测系统组网研究北大核心CSCD

根据地震预警技术、FBG应力监测技术和FBG加速度传感器特点,指出光纤传感技术是未来地震预警的应用趋势,分析了FBG加速度传感器的基本结构原理,并对地震相关参数的估计方法作了介绍,提出一种基于FBG的高速铁路轨道监测系统和基于FBG地震加速度传感器的高铁地震预警系统的融合组网方案,实现二网合一,简化布网。     

高铁地震预警监测系统分析

地震预警监测系统为防灾安全监测子系统,该系统在铁路防灾减灾、抢险救灾中起到了至关重要的作用.文章通过对地震预警监测系统具体特点的分析,结合与相关专业接口融合经验,简要总结地震预警监测系统方案的合理选择.     

高速铁路地震预警监测中心系统虚拟化方案研究

文章提出利用虚拟化技术实现地震预警中心系统.通过试验验证发现,虚拟化技术可以在应用层面保证原有系统架构的基础上减少一半以上的服务器数量,节省相关资源的占用;同时,还可提高系统的可用性、安全性、可扩展性,减少系统的部署时间,降低维护成本.     

FBG传感技术在工程结构监测中的应用研究

简要介绍了FBG传感器的工作原理,对FBG传感器在桥梁、铁路及隧道等工程结构监测中的应用做了重点阐述,同时对FBG传感器的应用前景及限制其应用的主要障碍进行了分析,并针对应用中存在的问题提出了新的具体研究方向。     

FBG弯曲传感在滑坡预警监测中的应用研究

针对传统滑坡预警监测技术中存在的自动化程度 较低、测量精度不高,不易对边坡实现大面积和长 期可靠在线监测等不足,研究了采用光纤光栅(FBG)弯曲传感技术用于边坡表面形变及深 部位移测量的 结构原理及具体应用方式。在分析采用简支梁和悬臂梁两种结构实现FBG弯曲调谐原理 的基础上,选择具有不同中心波长的FBG进行串接后,粘贴于弹性杆件PVC管上,实验验 证了利用简支梁和悬臂 梁两种FBG弯曲调谐结构实现边坡表面形变及深部位移进行原理性测量的可行性。实验结果 表明,粘贴在 PVC管上不同位置的FBG的波长变化量与该位置的形变量有着明显的线性对应关系;两种结构 最大形变位 置的FBG测量灵敏度分别为0.245 nm/mm和0.166nm/mm;采用在PVC管两侧对称180°的位置粘贴 FBG的方法,可在提高FBG检测灵敏度的同时,解决FBG温度及应变的交叉敏感问题,消除环 境温度变化对FBG弯曲传感测量结果的 影响。     

FBG传感技术在边坡稳定性监测中的应用

基于光纤布拉格光栅(FBG)传感器技术,针对边 坡开挖过程滑坡监测问题,通过在边坡布 设的多个传感器组成的监测系统,测得实验过程中传感器表面应变的变化规律,实现 对滑坡体内部 位移的监测;运用K值标准差准则,将边坡失稳滑动规律定量化。实验结 果表明,钢筋应变传感器测量 的滑坡体内部位移变化与理论分析一致,表明钢筋传感器可实现对滑坡的准确监测;通过内 部位移的微小变化的监测,可实现对边坡失稳进行预警。     

基于等强度悬臂梁的低频高灵敏度FBG加速度传感器研究

针对桥梁低频振动监测灵敏度低的问题,提出了一种基于等强度悬臂梁的低频高灵敏度光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)加速度传感器。以悬臂梁厚度与质量块质量为主要参数设计了12组FBG加速度传感器,通过激振器对传感器进行幅频特性、灵敏度及横向抗干扰试验,得到较适合监测桥梁振动的一组传感器,其固有频率为49 Hz,工作频带为0—34 Hz,灵敏度高达664.53 pm/g,线 性 度为99.9%,且横向抗干扰能力强。通过理论推导到试验验证,为桥梁振动提供一种新型有效的监测手段。     

一种用于泥石流地声监测的FBG加速度传感器

针对泥石流地声的特性,设计了一种悬臂梁 结构的光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器。理论分析了FBG传感器灵敏度、谐振频率的 影响因素,对传感器 的关键参数进行了优化设计;引入抗弯光纤、高分子超薄涂覆以及CCD解调等新技术,改 善传感器的灵 敏度、串接复用等性能;最后进行了对比测试。实验结果表明:所设计的传感器灵敏度高达 400pm/g,固有频率为310Hz,能很好地满足 泥石流地声监测的要求。     

FBG反射谱展宽效应在轨道传感器中的应用研究

实验验证了光纤Bragg光栅(FBG)在非均匀应力下的反射谱展宽效应,并将这种展宽效应应用于轨道列车轮重、位置和轴数的监测。将FBG传感器置于铁轨特定位置,当受非均匀应力时,列车轮重的增加会引起FBG反射谱展宽,反映为检测光强增大。利用模型验证了FBG反射谱分别在温度、均匀应力及非均匀应力下的变化,根据有限元分析模拟铁轨模型的应变分布,进而通过模型实验和实际测试验证了这种方案的可行性。     

基于ARM的FBG和F-P通用解调系统的研究

提出一套以ARM处理器为核心的FBG传感器和光线F-P传感器通用解调方案。介绍了基于可调F-P滤波器的传感器解调原理及系统组成结构,搭建光路系统,设计系统电路。系统采用C语言,通过软件ADS2.1进行编程。实验验证,解调系统的测量精度和运算速度能够满足工程应用需要,是一种低成本,便携式的解调系统。     

FBG传感网络技术研究

系统分析和总结了现有 FBG传感技术的复用结构和系统性能 ,并依据复用方式的频域、时域和空间特性 ,从网络拓扑结构的角度 ,提出把 FBG传感网络划分为波分复用网络、时分复用网络、空分复用网络、频分复用网络和混合复用网络 ,在此基础上比较了各种复用方式的优缺点 ,并针对网络实用化开发提出了自己的观点 ,从而为 FBO传感网络拓扑结构及性能的研究提供了参考。     

一种新型FBG动态应变解调系统

提出并演示了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)三角形滤波器的动态应变解调系统.通过周期啁啾和折射率调制变迹,制作了FBG三角形滤波器,并利用该滤波器实现了一种新型的FBG动态应变解调方案.通过与传统应变片测量结果进行比较,结果表明,该系统能够准确地实现动态应变测量.由于系统紧凑、无源,因此可被制成便携式的解调模块.     

基于FBG振弦的加速度传感器优化设计及试验研究

研究了一种光纤振弦式的光纤Bragg光栅(FBG)加速 度传感器,设计了一 种新颖的高灵敏、可调整的光纤质量块振动结构。根据传感器的预期性能指标,通过有限元 模拟分析,优 化了结构尺寸。经过振动台标定实验,传感器的灵敏度可达108.6pm /g(100Hz),线 性响应误差低于2.5%,重复性误差低于0.03% ,共振频率约为250Hz。其实验标定的灵敏度和共振频率与有限元模 拟的 结果相吻合。最后进行了柴油发动机缸盖振动测试,试验表明,本文制作的传感器可在线监 测发动机工作状态下缸盖振动的加速度变化,可应用于发动机振动的试验。     

基于光学小波滤波和FBG技术的分布式加速度测量系统

文中提出了一种声发射波振动加速度测量系统。系统中利用分布式高性能光纤光栅 振动加速度测量探头,采用连续波调频、波分复用、时分复用技术,并设计光学小波滤波器,有效地改善非平衡、非线性光学信号的干扰,从而实现声发射波振动加速度的分布测量。加速度测量范围为4. 3m/ s2～340m/ s2 ;频响范围为准静态～1000Hz ;分辨率为7. 5 ×10 - 7nm/ Hz 。     

不锈钢毛细管和聚合物联合增敏的高频FBG加速度传感器

为了适应于变压器的内部振动监测的需要,提出 了一种不锈钢毛细管和聚合物(Polymer)相结合的高 频光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器。利用有限元分析了 不同毛细管厚度 和多种聚合物填充下传感器的静态与动态特性,根据仿真参数研制了振动传感器,并通过 振动台实验对 其灵敏度以及幅频特性作了实验测试。实验结果表明:选择有机玻璃(PMMA)为聚合物填充 材料时,毛细管厚分别为0.1、0.2和0.3mm时,传感器谐振频率分别为1000050和 1100 Hz,灵敏度分别为32和18pm/g;选择环氧树脂为聚合物填充材料时,毛细管厚分别为0.1和0.3mm时,传感器谐振频率分别 为900000和 1050Hz,灵敏度分别为35、29和20pm/g。     

分布式FBG建筑结构健康监测系统

目前,建筑结构健康问题已经越来越受到人们关注.文章基于分布式光纤布喇格光栅(FBO)技术,提出了建筑结构健康监测系统的组成框架,介绍了其工作原理,并对系统容量限制、应变/温度交叉敏感和信号解调等几个关键问题进行了讨论、研究.该方案为建筑结构从定期安全检测模式向预测检修模式转变提供了重要的技术保障,最终实现了建筑物抗震减灾的智能化.     

高铁道岔监测系统设计

目前铁路故障的维修依旧是在出现故障问题后采取维修策略,而在维护过程中所耗费的时间将会影响列车的行车计划和运营效率。现阶段道岔故障监测主要采用微机监测的方式,其缺点是状态信息量少,同时不具有监测的实时性。文章通过运用现有成熟的技术设计了道岔监测系统,该系统解决了监测的非实时性和状态信息量少的问题,同时该系统还具有故障诊断的功能,分析故障产生的原因。     

高铁道岔监测系统设计

目前铁路故障的维修依旧是在出现故障问题后采取维修策略,而在维护过程中所耗费的时间将会影响列车的行车计划和运营效率。现阶段道岔故障监测主要采用微机监测的方式,其缺点是状态信息量少,同时不具有监测的实时性。文章通过运用现有成熟的技术设计了道岔监测系统,该系统解决了监测的非实时性和状态信息量少的问题,同时该系统还具有故障诊断的功能,分析故障产生的原因。