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基于光纤光栅传感技术实现铁路信号集PK拾登录网

文章来源:admin    时间:2021-03-30

  近年来,高速铁途正在我邦取得了繁盛发扬。高速铁途的特色是行车密度大,以是若是爆发事变其酿成的后果也会绝顶告急。保证运转列车的太平成为日益凸显的紧张研讨实质。

  光纤光栅是诈欺紫外暴光身手正在光纤芯中惹起折射的周期性变动而变成的。光纤光栅中折射率漫衍的周期性构造,导致某一特定波长光的反射,从而变成光纤光栅的反射谱。反射光的波长对温度、应力和应变敏锐,当情况温度、应力或应变爆发变动时,光纤光栅反射光的峰值波长漂移,通过对波长漂移量的器度就能够完成对温度、应力和应变的感测。

  组态软件为“组态式监控软件”。“组态”(Configure)的寓意是“摆设”、“设定”、“成立”,指用户通过似乎“搭积木”的简易格式来告竣己方所必要的软件成效,而不必要编写盘算推算机步调,即所谓的“组态”。“监控”(Supervisory Control)指通过盘算推算机信号对自愿化妆备或流程举行看管、限制和管制。

  光纤光栅的周期正在几百纳米数目级。当某一宽带光源的光入射到光纤光栅中时,折射率漫衍的周期性构造导致某一特定波长光的反射,反射光的波长(即谐振波长)由Bragg公式确定:

  光纤光栅应力传感器经常是将光纤光栅附着正在某一弹性体上,同时举行包庇封装。当弹性体受到压力时,光纤光栅与弹性体沿途爆发应变,导致光纤光栅的谐振波长漂移,漂移量由式(2)给出:

  从式(3)能够看出,若是已知光纤光栅谐振波长的漂移量以及其事情温度的改革量,就能够盘算推算出光纤光栅的应变。

  光纤光栅觉得输出的是波长改革量,务必采用专用的波长解调装备举行波长识别,然后送入盘算推算机举行说明管束和报警。

  该应力衡量编制合键由宽带光源、光纤光栅应力传感器、基于可调F-P滤波器的波长解调仪和盘算推算机及软件说明管束编制四部门构成。图中给出等间隔漫衍的众个光纤光栅应力传感器,这些光纤光栅经常要举行串接。由宽带光源发出的宽带光信号通过分隔器和3 dB耦合器传输到串接的传感光栅上,通过这些光纤光栅的波长采用后,一组区别波长的窄带光被反射,反射光再次通过3 dB耦合器由波长解调仪摄取,通过波长解调仪对这些波长举行识别,取得一组应力传感音信。当检测传感器外部应力爆发变动时,通过光栅解调器监测出波长的变动即应力变动之后,输入到盘算推算机举行数据说明管束,结尾取得传感器受压漫衍处境,从而判决是否会爆发塌方、位移等危殆影响,起到报警用意。

  波长解调仪由可调F-P滤波器、锯齿波扫描电压爆发器、颤动信号爆发器、信号羼杂器和LP低通滤波器五部门构成。波长解调仪的事情道理是:波长编码的压力传感信号输入到可调谐F-P滤波器,当锯齿波驱动F-P滤波器使其透射波峰与光纤光栅反射峰重应时,即可按照此时的F-P滤波器驱动电压与透射波长相干测得光纤光栅反射峰位子。但因为F-P滤波器输出的透射谱是光栅反射谱与F-P滤波器透射谱的卷积,会使带宽增长,差别率消重。以是,正在扫描电压上加一小的颤动电压,其输出经混频和低通滤波器,衡量颤动频率,正在信号为零时,所测得数据即为光栅的反射峰值波长。PK拾登录网址

  组态软件(Configuration)为模块化自便组合,软件蕴涵编制组态软件平台和操纵软件平台两部门。操作编制可自便选用Window NT、Linux、Unix等。搜集传输联合采用TCP/IP和议。正在编制软件的根基上设备操纵软件的支持平台,即漫衍式及时运转情况。蕴涵漫衍式编制管制与看管、基于内存的及时数据库、及时数据库组态用具、基于OPENGL的三维图形组态用具、众方针众和议搜集通讯构造等。正在组态平台之上二次开辟操纵软件平台扫数设备正在盛开的邦际工业模范根基上,必要具有优秀的盛开性。商量编制的开辟性,采用贸易数据库,而且操纵编制的盛开性打算需具备众方针特色,为众方位、众方针不断拓展编制成效供给坚实的根基。

  组态软件平台的方针构造分为操作编制(可选Windows、Linux、Unix等)、及时运转情况(蕴涵及时数据库、及时数据库组态用具、相干数据库、众方针/众和议搜集接口三部门)、图形组态以及数据库维持和SCADA操纵成效四部门。

  铁途正在线监测编制蕴涵数据衡量编制和数据管制与说明两大子编制。个中,数据衡量编制由传感器子编制和数据采撷与传输子编制有机地构成;数据管制与说明编制蕴涵监测数据管制子编制和数据说明管束子编制。编制逻辑成效如图2所示。

  传感器子编制由漫衍正在现场的传感器构成,合键蕴涵光纤温度、应变、压力、位移、振动传感器,光纤传感说明仪按照现场监测点的众少能够摆设区别通道的仪器。传感器合键漫衍正在牵引变电站的电力开合柜、PK拾登录网址电缆接头、变压器、互感器等输变电装备上,用来正在线测温及自愿报警,尚有漫衍正在桥梁、铁途轨道、铁途地道等土木匠程构造里,用来应力变形构造的太平监测。

  数据采撷子编制由光纤光栅说明仪告竣,将光纤光栅说明仪接入现场的传感器,仪器说明光纤光栅中折射率漫衍的周期性构造,导致某一特定波长光的反射,从而变成光纤光栅的反射谱。反射光的波长对温度、应力和应变敏锐,当情况温度、应力或应变爆发变动时,光纤光栅反射光的峰值波长漂移,通过对波长漂移量的器度就能够完成对温度、应力和应变的感测。感测的数据通过数据传输编制传输给数据管束和限制编制。

  数据传输编制是光纤光栅说明仪与监控编制的通讯通道,正在具备有线传输的地方能够商量光纤(比如正在牵引变或分区所),通道安闲牢靠;正在不具备条目的地方(比如地道、桥梁等),能够采用无线格式,固然通道的质地会差少许,但对正在线监测编制照旧能够满意需求。

  数据管束与限制编制,为了保障编制的及时性、安闲性采用组态软件,编制具备及时数据采撷、数据越限管束、汗青数据采用、事变采样、事变回忆等成效,正在及时编制之上配有计划支撑编制,助助调理职员对现场处境速速、确实地做出判决。

  (2)正在相对会合的监测现场成立主控室或主控箱体,用来安排光纤光栅说明仪和通讯装备,对温度、应力和应变的感测音信数据举行说明、预警申报及数据传输;

  (3)主站调理编制通过区别的传输通道(光纤、微波、载波、GPRS等)依照必定的传输和议采撷漫衍正在各个现场(铁轨、铁途桥梁、铁途地道、铁途牵引变电站等)的光纤光栅说明仪的数据,由调理编制对及时现场数据举行告警、采样等管束,由计划支撑编制协助调理职员提出预知计划。

  以牵引变测温编制为例对编制物理构造及现场装置处境举行具体描写,如图4所示。

  (3)光纤光栅信号解调编制:对温度信号举行解调,供给现场温度的及时音信;

  综上所述,光纤光栅传感身手正在铁途太平防护上具有很高的操纵代价,实行外明正在线监测编制比以往古代的铁途太平巡检更太平、速速,会带来更大的经济效益和更好的社会效应。越发采用了众种通讯身手以及操纵了组态软件与计划支撑编制,为调理员的计划供给了太平保证。

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