專利名稱：光纖光柵振動(dòng)傳感部件、光纖光柵振動(dòng)傳感裝置、測(cè)振系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖光柵振動(dòng)傳感部件、光纖光柵振動(dòng)傳感裝置、測(cè)振系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，常用的測(cè)量振動(dòng)的傳感器包括加速度傳感器、速度傳感器和位移 傳感器，其中加速度傳感器采用壓電晶體將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)變成電荷信號(hào)，速度傳感器采用 電磁感應(yīng)原理將速度信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，位移傳感器利用渦流效應(yīng)將位移信號(hào)轉(zhuǎn)變成電 信號(hào)。但是，上述傳感器都基于將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的原理。利用上述傳感器感測(cè)鐵軌或 枕木的振動(dòng)時(shí)，由于鐵軌附近存在形成干擾源的高壓電源，因此，上述電傳感器在高磁場(chǎng)、 高電場(chǎng)的環(huán)境下存在測(cè)量精度不高的問(wèn)題。而光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、尺寸小(標(biāo)準(zhǔn)裸光纖為125um)、重量輕的優(yōu)
點(diǎn)ο

發(fā)明內(nèi)容
基于上述問(wèn)題提出本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種光纖光柵振動(dòng)傳感部件，包括基部；端部，所述端 部構(gòu)成振動(dòng)質(zhì)量塊；光纖光柵應(yīng)變片，所述光纖光柵應(yīng)變片的兩端分別固定在基部和端部 上，用于檢測(cè)懸臂梁的應(yīng)變；和懸臂梁，所述懸臂梁連接在基部和端部之間，所述懸臂梁構(gòu) 成振動(dòng)放大臂。有利地，所述振動(dòng)放大臂可以為等強(qiáng)度應(yīng)變梁。進(jìn)一步地，所述基部、所述端部和 所述振動(dòng)放大臂可以形成為一體件。有利地，所述基部的上表面和/或所述端部的上表面高出所述振動(dòng)放大臂的上表 面，且所述光纖光柵應(yīng)變片的兩端分別固定在基部的上表面和端部的上表面上。具體地，所
述一體件的縱向截面具有呈“III1=”形的開(kāi)口 ；或者所述一體件的縱向截面具有矩形開(kāi)□。所述基部可以直接或間接地固定在鐵軌上。有利地，在所述端部上附接有附加質(zhì)量塊，用于調(diào)節(jié)端部的總質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的光纖光柵振動(dòng)傳感部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，靈敏度好，分辨率 強(qiáng)，能測(cè)量0. Olum甚至更微小的位移，但是由于本身具備光纖光柵特性，所以在高電壓、強(qiáng) 磁場(chǎng)的環(huán)境下能夠保證信號(hào)不失真并能正常傳輸。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種光纖光柵振動(dòng)傳感裝置，其包括上述光纖光 柵振動(dòng)傳感部件；和光纖光柵解調(diào)儀器，所述光纖光柵解調(diào)儀器包括光源和光纜，其中所述 光纜將所述光源發(fā)出的光導(dǎo)引到所述光纖光柵振動(dòng)傳感部件的光纖光柵；且所述光纖光柵 解調(diào)儀器接收從光纖光柵反射回的光并適于輸出反映該反射回的光由于所述應(yīng)變引起的 波長(zhǎng)變化的電信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提出了一種測(cè)振系統(tǒng)，其包括上述光纖光柵振動(dòng)傳感部 件；光纖光柵解調(diào)儀器，所述光纖光柵解調(diào)儀器包括光源和光纜，其中所述光纜將所述光源 發(fā)出的光導(dǎo)引到所述光纖光柵振動(dòng)傳感部件的光纖光柵，且所述光纖光柵解調(diào)儀器接收從 光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光的波長(zhǎng)的變化的電信號(hào)；和分析裝置，所述 分析裝置基于該電信號(hào)確定光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部或端部的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻 率。有利地，所述測(cè)振系統(tǒng)還包括預(yù)警裝置，當(dāng)光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部或端部的 振動(dòng)幅值超過(guò)預(yù)定幅值和/或振動(dòng)頻率處于預(yù)定頻率范圍之外時(shí)，該預(yù)警裝置發(fā)出警報(bào)。有利地，所述光纖光柵振動(dòng)傳感部件為多個(gè)，所述光源為寬帶光源，一根光纜將所 述寬帶光源發(fā)出的光導(dǎo)引到每一個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件的光纖光柵從而串聯(lián)光纖光柵， 其中每一個(gè)光纖光柵能夠反射該光中對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍的光，且所述對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍彼此不重 疊；所述光纖光柵解調(diào)儀器接收從各個(gè)光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光的波 長(zhǎng)的變化的電信號(hào)；且所述分析裝置基于該電信號(hào)確定各個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部或 端部的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率?；蛘?，所述光纖光柵振動(dòng)傳感部件為多個(gè)且被分為多組，所述光源為寬帶光源，且 所述光纜為多根，其中每一根光纜將所述寬帶光源發(fā)出的光導(dǎo)引到相應(yīng)的一個(gè)光纖光柵振 動(dòng)傳感部件組中的每一個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件的光纖光柵從而串聯(lián)該組中的光纖光柵， 其中每一個(gè)光纖光柵能夠反射該光中對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍的光，且所述對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍彼此不重 疊；所述光纖光柵解調(diào)儀器接收從各個(gè)光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光的波 長(zhǎng)的變化的電信號(hào)；且所述分析裝置基于該電信號(hào)確定各個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部或 端部的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率。有利地，所述多組光纖光柵振動(dòng)傳感部件依次間隔開(kāi)布 置。本發(fā)明還提出了一種鐵軌用振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信號(hào)捕捉模塊、信號(hào)分析 模塊和事故報(bào)警模塊，其中，所述信號(hào)捕捉模塊包括上述光纖光柵振動(dòng)傳感部件。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提出了一種測(cè)振方法，該方法利用上述光纖光柵振動(dòng)傳 感部件，所述測(cè)振方法包括以下步驟將基部剛性連接到待測(cè)物上；提供光纖光柵解調(diào)儀 器，所述光纖光柵解調(diào)儀器包括光源和光纜；利用光纜將來(lái)自光源的光提供給光纖光柵； 光纖光柵解調(diào)儀器接收從光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光由于所述應(yīng)變引 起的波長(zhǎng)的變化的電信號(hào)；以及基于該電信號(hào)確定該光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部或端部的 振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率。進(jìn)一步地，基于該光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部或端部的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻 率，可以確定待測(cè)物對(duì)應(yīng)位置處的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率。利用本發(fā)明的測(cè)振系統(tǒng)和測(cè)振方法，可以精確地檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光纖光柵振動(dòng)傳感部件的振動(dòng)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2顯示將光纖光柵應(yīng)變片固定到圖1所示的振動(dòng)結(jié)構(gòu)上的示意圖；圖3顯示將圖2所示的光纖光柵振動(dòng)傳感部件安裝到待測(cè)物例如鐵軌上的示意 圖4是本發(fā)明的光纖光柵振動(dòng)傳感部件的振動(dòng)結(jié)構(gòu)的變型的示意圖；和圖5是本發(fā)明的光纖光柵振動(dòng)傳感部件的振動(dòng)結(jié)構(gòu)的又一變型的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。在說(shuō)明 書中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的 說(shuō)明旨在對(duì)本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。圖1、圖2和圖3顯示本發(fā)明的光纖光柵振動(dòng)傳感部件10。具體地，圖1是本發(fā)明 的光纖光柵振動(dòng)傳感部件的振動(dòng)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2顯示將光纖光柵應(yīng)變片固定到圖1所 示的振動(dòng)結(jié)構(gòu)上的示意圖；圖3顯示將圖2所示的光纖光柵振動(dòng)傳感部件安裝到鐵軌上的 示意圖。如圖1和圖2所示，光纖光柵振動(dòng)傳感部件10包括基部1 ；端部2，所述端部構(gòu)成 振動(dòng)質(zhì)量塊；懸臂梁3，所述懸臂梁3連接在基部1和端部2之間，所述懸臂梁3構(gòu)成振動(dòng) 放大臂；光纖光柵應(yīng)變片4，所述光纖光柵應(yīng)變片4的兩端^、4b分別固定在基部1和端部 2上，用于檢測(cè)懸臂梁的應(yīng)變。光纖光柵應(yīng)變片4可以通過(guò)電焊、粘附等方式固定在基部1和端部2上。光纖光柵應(yīng)變片4的一端如固定在基部1的上表面Ia上，另一端4b固定在端部 2的上表面加上，如圖2所示，光纖光柵應(yīng)變片4與懸臂梁3上、下平行地延伸，以便檢測(cè)懸 臂梁3的應(yīng)變。需要指出的是，雖然本文的描述是基于光纖光柵應(yīng)變片4的，但是，也可以適用于 光纖光柵。這里，基部1剛性連接到待測(cè)物5上，并適于隨待測(cè)物5的振動(dòng)而振動(dòng)。需要注意 的是，這里的剛性連接既可以表示直接固定也可以表示間接固定，只要基部1從而端部2適 于隨待測(cè)物5的振動(dòng)而振動(dòng)即可。如圖3所示，在本實(shí)施例中，基部1被直接地剛性固定在 待測(cè)物5，用于檢測(cè)待測(cè)物5的振動(dòng)。但是，需要說(shuō)明的是，基部1也可以通過(guò)其它中間物被 間接地固定到待測(cè)物5上。為了便于說(shuō)明，如圖1所示，不妨定義X方向?yàn)楣饫w光柵振動(dòng)傳感部件10的橫向 方向(或稱為寬度方向)，Y方向?yàn)楣饫w光柵振動(dòng)傳感部件10的縱向方向(或稱為長(zhǎng)度方 向)，Z方向?yàn)楣饫w光柵振動(dòng)傳感部件的高度方向(或稱為厚度方向)。振動(dòng)放大臂3可以為等強(qiáng)度應(yīng)變梁。即振動(dòng)放大臂3沿縱向方向的變形是線性 的，在此情況下，光纖光柵應(yīng)變片4中的光纖沿縱向方向產(chǎn)生線性變形?？梢詫⒄駝?dòng)放大臂 3設(shè)計(jì)成大致三角形，即振動(dòng)放大臂3的寬度從基部1向端部2逐漸減小。當(dāng)然，也可以將 振動(dòng)放大臂3設(shè)計(jì)成楔形，即振動(dòng)放大臂3的厚度從基部1向端部2逐漸減小。當(dāng)然，也可 以使用任何公知技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)振動(dòng)放大臂3，使之具有等強(qiáng)度應(yīng)變梁的性質(zhì)。不過(guò)，振動(dòng)放大 臂3也可以不是等強(qiáng)度應(yīng)變梁?；?、端部2和振動(dòng)放大臂3可以形成為一體件。但是，需要說(shuō)明的是，本發(fā)明不 局限于此，基部1、端部2和振動(dòng)放大臂3也可以是以可拆卸的方式相互連接在一起的三個(gè) 獨(dú)立構(gòu)件。為了放大端部2的振動(dòng)，基部1的上表面Ia和/或所述端部2的上表面加高出振動(dòng)放大臂3的上表面3a，且光纖光柵應(yīng)變片4的兩端4a、4b分別固定或貼附在基部1的 上表面Ia和端部2的上表面加上，如圖2所示。這樣，基于端部2振動(dòng)的放大，光纖光柵 應(yīng)變片4的反應(yīng)將更加靈敏。在本實(shí)施中，端部2可以開(kāi)設(shè)有朝內(nèi)的槽口 2c，從而使得基部1、端部2和振動(dòng)放 大臂3形成的一體件的縱向截面具有呈“I~~1~~I”形的開(kāi)口，當(dāng)然，該一體件的縱向截面 也可以具有呈“ ?！? 1 ”形的開(kāi)口。該一體件也可以具有不同的形式。如圖4中所示，端部2設(shè)計(jì)成實(shí)心質(zhì)量塊，而不 存在朝內(nèi)的槽口 2c。從而使得基部1、端部2和振動(dòng)放大臂3形成的一體件的縱向截面具 有矩形開(kāi)口。端部2具有預(yù)定的質(zhì)量，從而構(gòu)成振動(dòng)質(zhì)量塊。請(qǐng)注意，振動(dòng)放大臂3的厚度通常 較薄。如圖5中所示，在端部2上還可以附接有附加質(zhì)量塊6，用于調(diào)節(jié)端部2的總質(zhì)量。 附加質(zhì)量塊6可通過(guò)螺釘連接在端部2上。下面以圖1-3中為例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的光纖光柵振動(dòng)傳感部件的工作原理當(dāng)待 測(cè)物5振動(dòng)時(shí)，基部1振動(dòng)，端部2也隨之振動(dòng)，振動(dòng)放大臂3在作為質(zhì)量塊的端部2的作 用下，產(chǎn)生受迫振動(dòng)，使振動(dòng)放大，從而振動(dòng)放大臂3能夠?qū)饫w光柵應(yīng)變片4產(chǎn)生一個(gè)較 大的往復(fù)拉壓動(dòng)作，從而光纖光柵產(chǎn)生應(yīng)變，這使得通過(guò)光纖光柵的光的波長(zhǎng)發(fā)生變化，通 過(guò)光纜，將這種波長(zhǎng)變化反射回光纖光柵解調(diào)儀器，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，基于該電信號(hào)可以進(jìn)行 分析?；谏鲜鲈?，本發(fā)明提出了一種光纖光柵振動(dòng)傳感裝置，其包括上述提到的任 何光纖光柵振動(dòng)傳感部件；和光纖光柵解調(diào)儀器，光纖光柵解調(diào)儀器包括光源和光纜，其中 光纜將光源發(fā)出的光導(dǎo)引到光纖光柵振動(dòng)傳感部件10的光纖光柵；且光纖光柵解調(diào)儀器 接收從光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光由于所述應(yīng)變引起的波長(zhǎng)變化的電信號(hào)?；谏鲜鲈恚景l(fā)明還提出了一種測(cè)振系統(tǒng)，包括上述光纖光柵振動(dòng)傳感部 件；光纖光柵解調(diào)儀器，光纖光柵解調(diào)儀器包括光源和光纜，其中光纜將光源發(fā)出的光導(dǎo)引 到光纖光柵振動(dòng)傳感部件的光纖光柵，且光纖光柵解調(diào)儀器接收從光纖光柵反射回的光并 輸出反映該反射回的光的波長(zhǎng)的變化的電信號(hào)；和分析裝置，分析裝置基于該電信號(hào)確定 光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部1或端部2的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率。在實(shí)際情況中，基部1 或端部2的振動(dòng)幅值與從光纖光柵反射回的光的波長(zhǎng)變化值存在對(duì)應(yīng)的關(guān)系，而基部1或 端部2的振動(dòng)頻率與從光纖光柵反射回的光的波長(zhǎng)變化率也存在對(duì)應(yīng)的關(guān)系。測(cè)振系統(tǒng)還可包括預(yù)警裝置，當(dāng)光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部1或端部2的振動(dòng)幅 值超過(guò)預(yù)定幅值和/或振動(dòng)頻率處于預(yù)定頻率范圍之外時(shí)，該預(yù)警裝置發(fā)出警報(bào)。進(jìn)一步地，光纖光柵振動(dòng)傳感部件10為多個(gè)，例如20個(gè)，光源為寬帶光源，一根光 纜將寬帶光源發(fā)出的光導(dǎo)引到每一個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件的光纖光柵從而串聯(lián)光纖光 柵，其中每一個(gè)光纖光柵能夠反射該光中對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍的光，且所述對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍彼此不 重疊；光纖光柵解調(diào)儀器接收從各個(gè)光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光的波長(zhǎng) 的變化的電信號(hào)；且分析裝置基于該電信號(hào)確定各個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部1或端部 2的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率?？蛇x地，光纖光柵振動(dòng)傳感部件為多個(gè)，例如60個(gè)，且被分為多組，例如3組，每組20個(gè)，光源為寬帶光源，且光纜為多根，例如3根，需要注意的是光纖光柵振動(dòng)傳感部件的 個(gè)數(shù)和分組數(shù)不限于此。其中每一根光纜將寬帶光源發(fā)出的光導(dǎo)引到相應(yīng)的一個(gè)光纖光柵 振動(dòng)傳感部件組中的每一個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件的光纖光柵從而串聯(lián)該組中的光纖光 柵，其中每一個(gè)光纖光柵能夠反射該光中對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍的光，且所述對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍彼此不 重疊；光纖光柵解調(diào)儀器接收從各個(gè)光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光的波長(zhǎng) 的變化的電信號(hào)；且分析裝置基于該電信號(hào)確定各個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部1或端部 2的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率。有利地，多組光纖光柵振動(dòng)傳感部件依次間隔開(kāi)布置。本發(fā)明還涉及一種鐵軌用振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括信號(hào)捕捉模塊、信號(hào)分析模塊和事 故報(bào)警模塊，其中，所述信號(hào)捕捉模塊包括上述的光纖光柵振動(dòng)傳感部件。本發(fā)明還涉及一種測(cè)振方法，其利用上述光纖光柵振動(dòng)傳感部件，所述測(cè)振方法 包括以下步驟將基部1剛性連接到待測(cè)物5上；提供光纖光柵解調(diào)儀器，光纖光柵解調(diào)儀器包括光源和光纜；利用光纜將來(lái)自光源的光提供給光纖光柵；光纖光柵解調(diào)儀器接收從光纖光柵反射回的光并獲取反映該反射回的光的波長(zhǎng) 的變化的電信號(hào)；以及基于該電信號(hào)確定該光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部1或端部2的振動(dòng)幅值和/或振 動(dòng)頻率。進(jìn)一步地，基于該光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部1或端部2的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng) 頻率，可以確定待測(cè)物5對(duì)應(yīng)位置處的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率。在本發(fā)明的測(cè)振系統(tǒng)和測(cè)振方法中，光纖光柵振動(dòng)傳感部件可以串聯(lián)連接，能串 聯(lián)的光纖光柵振動(dòng)傳感部件的數(shù)量取決于光纖光柵解調(diào)儀器的掃描波長(zhǎng)范圍、通道數(shù)量、 及被測(cè)振動(dòng)信號(hào)的強(qiáng)度，一般一個(gè)通道能串聯(lián)20個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件，即一根光纜就 可串聯(lián)20個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件。而傳統(tǒng)電的傳感器就需要有相應(yīng)的20根電纜。而且， 本發(fā)明的測(cè)振系統(tǒng)和測(cè)振方法中，光纜或光纖傳輸距離遠(yuǎn)(光纖光柵振動(dòng)傳感部件到光纖 光柵解調(diào)儀器可達(dá)幾公里)。這樣，在材料成本，工程施工上本發(fā)明的測(cè)振方法和測(cè)振系統(tǒng) 相較于現(xiàn)有技術(shù)都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。另外，光纖光柵振動(dòng)傳感部件有高的靈敏度。例如，傳統(tǒng)的電傳感器在加上放大器 的情況下基本能測(cè)到10_6次方的數(shù)量級(jí)，而光纖光柵傳感部件最基本的波長(zhǎng)變化為10_9次 方，是傳統(tǒng)的電傳感器的靈敏度的1000倍。光纖光柵振動(dòng)傳感部件可以應(yīng)用到高磁場(chǎng)電場(chǎng)的工作環(huán)境下，這是電傳感器不能 比擬的。另外，光纖光柵振動(dòng)傳感部件耐溫性好(工作溫度上限可達(dá)400°C -600°C )、復(fù)用 能力強(qiáng)。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行變化，本發(fā)明的范圍由 所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種光纖光柵振動(dòng)傳感部件，包括基部；端部，所述端部構(gòu)成振動(dòng)質(zhì)量塊；懸臂梁，所述懸臂梁連接在基部和端部之間，所述懸臂梁構(gòu)成振動(dòng)放大臂；和 光纖光柵應(yīng)變片，所述光纖光柵應(yīng)變片的兩端分別固定在基部和端部上，用于檢測(cè)懸 臂梁的應(yīng)變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵振動(dòng)傳感部件，其特征在于，所述振動(dòng)放大臂為等 強(qiáng)度應(yīng)變梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵振動(dòng)傳感部件，其特征在于， 所述基部、所述端部和所述振動(dòng)放大臂形成為一體件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵振動(dòng)傳感部件，其特征在于，所述基部的上表面和/或所述端部的上表面高出所述振動(dòng)放大臂的上表面，且所述光 纖光柵應(yīng)變片的兩端分別固定在基部的上表面和端部的上表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖光柵振動(dòng)傳感裝置，其特征在于， 所述一體件的縱向截面具有呈“I^”形的開(kāi)口。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖光柵振動(dòng)傳感裝置，其特征在于， 所述一體件的縱向截面具有矩形開(kāi)口。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖光柵振動(dòng)傳感裝置，其特征在于， 所述基部直接或間接地固定在鐵軌上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵振動(dòng)傳感部件，其特征在于， 在所述端部上附接有附加質(zhì)量塊，用于調(diào)節(jié)端部的總質(zhì)量。
9.一種光纖光柵振動(dòng)傳感裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的光纖光柵振動(dòng)傳感部件；和 光纖光柵解調(diào)儀器，所述光纖光柵解調(diào)儀器包括光源和光纜，其中所述光纜將所述光源發(fā)出的光導(dǎo)引到所述光纖光柵振動(dòng)傳感部件的光纖光柵；且 所述光纖光柵解調(diào)儀器接收從光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光由于所述應(yīng) 變引起的波長(zhǎng)變化的電信號(hào)。
10.一種測(cè)振系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的光纖光柵振動(dòng)傳感部件；光纖光柵解調(diào)儀器，所述光纖光柵解調(diào)儀器包括光源和光纜，其中所述光纜將所述光 源發(fā)出的光導(dǎo)引到所述光纖光柵振動(dòng)傳感部件的光纖光柵，且所述光纖光柵解調(diào)儀器接收 從光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光的波長(zhǎng)的變化的電信號(hào)；和分析裝置，所述分析裝置基于該電信號(hào)確定光纖光柵振動(dòng)傳感部件處基部或端部的振 動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測(cè)振系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)振系統(tǒng)還包括預(yù)警裝置，當(dāng)光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部或端部的振動(dòng)幅值超過(guò) 預(yù)定幅值和/或振動(dòng)頻率處于預(yù)定頻率范圍之外時(shí)，該預(yù)警裝置發(fā)出警報(bào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測(cè)振系統(tǒng)，其特征在于， 所述光纖光柵振動(dòng)傳感部件為多個(gè)，所述光源為寬帶光源，一根光纜將所述寬帶光源發(fā)出的光導(dǎo)引到每一個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件的光纖光柵 從而串聯(lián)光纖光柵，其中每一個(gè)光纖光柵能夠反射該光中對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍的光，且所述對(duì)應(yīng) 波長(zhǎng)范圍彼此不重疊；所述光纖光柵解調(diào)儀器接收從各個(gè)光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光的 波長(zhǎng)的變化的電信號(hào)；且所述分析裝置基于該電信號(hào)確定各個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部或端部的振動(dòng)幅值 和/或振動(dòng)頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測(cè)振系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖光柵振動(dòng)傳感部件為多個(gè)且被分為多組，所述光源為寬帶光源，且所述光纜 為多根，其中每一根光纜將所述寬帶光源發(fā)出的光導(dǎo)引到相應(yīng)的一個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件 組中的每一個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件的光纖光柵從而串聯(lián)該組中的光纖光柵，其中每一個(gè) 光纖光柵能夠反射該光中對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍的光，且所述對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍彼此不重疊；所述光纖光柵解調(diào)儀器接收從各個(gè)光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光的 波長(zhǎng)的變化的電信號(hào)；且所述分析裝置基于該電信號(hào)確定各個(gè)光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部或端部的振動(dòng)幅值 和/或振動(dòng)頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的測(cè)振系統(tǒng)，其特征在于， 所述多組光纖光柵振動(dòng)傳感部件依次間隔開(kāi)布置。
15.一種鐵軌用振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括信號(hào)捕捉模塊、信號(hào)分析模塊和事故報(bào)警模塊， 其特征在于，所述信號(hào)捕捉模塊包括權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的光纖光柵振動(dòng)傳感部 件。
16.一種測(cè)振方法，其利用權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的光纖光柵振動(dòng)傳感部件，所述 測(cè)振方法包括以下步驟將基部剛性連接到待測(cè)物上；提供光纖光柵解調(diào)儀器，所述光纖光柵解調(diào)儀器包括光源和光纜； 利用光纜將來(lái)自光源的光提供給光纖光柵；光纖光柵解調(diào)儀器接收從光纖光柵反射回的光并輸出反映該反射回的光由于所述應(yīng) 變引起的波長(zhǎng)變化的電信號(hào)；以及基于該電信號(hào)確定該光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部或端部的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的測(cè)振方法，還包括以下步驟基于該光纖光柵振動(dòng)傳感部件基部或端部的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率，確定待測(cè)物對(duì) 應(yīng)位置處的振動(dòng)幅值和/或振動(dòng)頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種光纖光柵振動(dòng)傳感部件，包括基部；端部，所述端部構(gòu)成振動(dòng)質(zhì)量塊；懸臂梁，所述懸臂梁連接在基部和端部之間，所述懸臂梁構(gòu)成振動(dòng)放大臂；和光纖光柵應(yīng)變片，所述光纖光柵應(yīng)變片的兩端分別固定在基部和端部上，用于檢測(cè)懸臂梁的應(yīng)變。本發(fā)明還涉及光纖光柵振動(dòng)傳感裝置和測(cè)振系統(tǒng)及方法。
文檔編號(hào)G01H9/00GK102080986SQ20091023868
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者吉俊, 張麗, 徐惠康, 溫海寧, 錢鴻治, 陳志強(qiáng), 黃志峰 申請(qǐng)人:同方威視技術(shù)股份有限公司, 清華大學(xué)