光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，涉及用于鐵路機(jī)車或地鐵車輛或動(dòng)車組等的受電弓頂升壓力檢測(cè)技術(shù)，屬于列車安全行駛監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。本發(fā)明包括受電弓碳滑板、彈性板、光纖應(yīng)變傳感器、碳滑板支架、光纖加速度計(jì)、羊角、和信號(hào)處理單元。光纖應(yīng)變傳感器用于測(cè)量彈性板的彈性應(yīng)變，從而計(jì)算出斷面力值Fd。光纖加速度計(jì)用于測(cè)量受電弓所受慣性力值Fine。頂升壓力Fc根據(jù)公式：Fc=Fd+Fine求出。本發(fā)明能利用光纖加速度計(jì)和光纖應(yīng)變傳感器實(shí)現(xiàn)鐵路機(jī)車或地鐵車輛或動(dòng)車組等的受電弓的頂升壓力并通過(guò)測(cè)得的受電弓頂升壓力，調(diào)整受電弓升降，以保證列車獲得足夠的牽引動(dòng)力并安全可靠的運(yùn)行，同時(shí)為弓網(wǎng)故障的分析提供數(shù)據(jù)支撐。
【專利說(shuō)明】光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于光纖傳輸原理的受電弓頂升壓力在線檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及用于鐵路機(jī)車或地鐵車輛或動(dòng)車組等的受電弓頂升壓力檢測(cè)技術(shù)，屬于列車安全行駛監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖應(yīng)變傳感器和光纖光纖加速度傳感器的敏感核心為光纖光柵，利用光纖光柵的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì):1)抗電磁干擾、絕緣性，適合在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境和高壓電場(chǎng)環(huán)境下工作；
2)抗環(huán)境腐蝕、抗?jié)穸刃裕m合在野外條件下使用；3)采用波分復(fù)用技術(shù)，一根光纖可以串接多個(gè)光纖光柵傳感器，重量輕、布線簡(jiǎn)潔、結(jié)構(gòu)靈巧，適合在復(fù)雜安裝條件下使用；4)壽命長(zhǎng)、可靠性高，適合進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；5)傳感信號(hào)適合遠(yuǎn)距離傳輸。
[0003]電氣化鐵路機(jī)車的受電弓為列車從輸電網(wǎng)獲取電力的導(dǎo)流部件，受電弓與輸電網(wǎng)的良好接觸是決定著列車能否獲得足夠的牽引動(dòng)力并安全可靠運(yùn)行的核心問題，其接觸壓力的監(jiān)測(cè)要求測(cè)量系統(tǒng)具有耐高壓、抗電磁干擾、重量輕、適應(yīng)野外環(huán)境的特點(diǎn)。
[0004]目前國(guó)內(nèi)、國(guó)外開發(fā)的受電弓頂升壓力的測(cè)量裝置。均采用固定于接觸網(wǎng)上的壓力傳感器對(duì)低速通過(guò)的受電弓進(jìn)行接觸壓力測(cè)量(接觸壓力等于受電弓頂升壓力)。無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)受電弓與接觸網(wǎng)之間實(shí)時(shí)的壓力值變化的檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是利用光纖加速度計(jì)和光纖應(yīng)變傳感器實(shí)現(xiàn)鐵路機(jī)車或地鐵車輛或動(dòng)車組等的受電弓頂升壓力實(shí)時(shí)測(cè)量，并通過(guò)測(cè)得的受電弓頂升壓力，調(diào)整受電弓升降，以保證列車獲得足夠的牽引動(dòng)力并安全可靠的運(yùn)行，同時(shí)為弓網(wǎng)故障的分析提供數(shù)據(jù)支撐。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明的光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，包括受電弓碳滑板、彈性板、光纖應(yīng)變傳感器、碳滑板支架、光纖加速度計(jì)、羊角和信號(hào)處理單元。
[0008]光纖應(yīng)變傳感器用于測(cè)量彈性板的彈性應(yīng)變，從而計(jì)算出斷面力值Fd。
[0009]光纖加速度計(jì)用于測(cè)量受電弓所受慣性力值Fim。
[0010]受電弓碳滑板和碳滑板支架通過(guò)彈性板支撐連接，光纖應(yīng)變傳感器粘貼于彈性板上，光纖加速度計(jì)安裝于受電弓碳滑板下表面，信號(hào)處理單元與光纖應(yīng)變傳感器和光纖加速度計(jì)分別相連，信號(hào)處理單元用于采集光纖應(yīng)變傳感器的彈性應(yīng)變和光纖加速度計(jì)所測(cè)慣性力值FiM，并進(jìn)行信號(hào)處理。頂升壓力F。根據(jù)公式=Fc=FfFim求出。
[0011]本發(fā)明的光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的工作過(guò)程為:
[0012]當(dāng)彈性板發(fā)生形變時(shí)，光纖應(yīng)變傳感器產(chǎn)生應(yīng)變信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理單元解調(diào)處理得到斷面力值Fd。當(dāng)受電弓由于慣性產(chǎn)生垂直方向加速度時(shí)，光纖加速度計(jì)產(chǎn)生加速度信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理單元解調(diào)處理得到慣性力值Fine。頂升壓力F。根據(jù)公式=Fc=FJFine求出。
[0013]根據(jù)所布設(shè)的各支光纖應(yīng)變傳感器所產(chǎn)生的應(yīng)變信號(hào)值，可求出各受電弓碳滑板斷面力值Fd的差值，進(jìn)而可計(jì)算出受電弓碳滑板[I]的中心偏移和傾斜角度等指標(biāo)。
[0014]有益效果
[0015]1、本發(fā)明安裝于受電弓本體上，可隨被測(cè)物體一起移動(dòng)，實(shí)時(shí)、全程對(duì)受電弓碳滑板的頂升壓力進(jìn)行檢測(cè)。
[0016]2、現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng):光纖應(yīng)變傳感器、光纖加速度計(jì)絕緣性好可耐高壓、抗強(qiáng)電磁干擾、耐環(huán)境腐蝕，適合用于受電弓嚴(yán)酷工作條件，便于在線實(shí)時(shí)測(cè)量；
[0017]3、結(jié)構(gòu)靈巧:光纖應(yīng)變傳感器、光纖加速度計(jì)結(jié)構(gòu)輕巧，便于安裝于對(duì)重量增加敏感的受電弓的弓頭部位。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]其中:1_受電弓碳滑板、2-彈性板、3-光纖應(yīng)變傳感器、4-碳滑板支架、5-光纖加速度計(jì)、6-羊角、7-信號(hào)處理單元。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021]如圖1所示，本實(shí)施例的光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，包括受電弓碳滑板[I]、彈性板[2]、光纖應(yīng)變傳感器[3]、碳滑板支架[4]、光纖加速度計(jì)[5]、羊角
[6]、和信號(hào)處理單元[7]。
[0022]光纖應(yīng)變傳感器[3]用于測(cè)量彈性板[2]的彈性應(yīng)變，從而計(jì)算出斷面力值Fd。
[0023]光纖加速度計(jì)[5]用于測(cè)量受電弓所受慣性力值Fim。
[0024]受電弓碳滑板[I]和碳滑板支架[4]通過(guò)彈性板[2]支撐連接，光纖應(yīng)變傳感器
[3]粘貼于彈性板[2]上，光纖加速度計(jì)[7]安裝于受電弓碳滑板[I]下表面，信號(hào)處理單元[5]與光纖應(yīng)變傳感器[3]和光纖加速度計(jì)[5]分別相連，信號(hào)處理單元[5]用于采集光纖應(yīng)變傳感器[3]的彈性應(yīng)變和光纖加速度計(jì)[5]所受慣性力值Fim，并進(jìn)行信號(hào)處理。
[0025]本發(fā)明的光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的工作過(guò)程為:
[0026]當(dāng)彈性板[2]發(fā)生形變時(shí)，光纖應(yīng)變傳感器[3]產(chǎn)生應(yīng)變信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理單元
[7]解調(diào)處理得到斷面力值Fd。當(dāng)受電弓由于慣性產(chǎn)生垂直方向加速度時(shí)，光纖加速度計(jì)
[5]產(chǎn)生加速度信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理單元[5]解調(diào)處理得到慣性力值Fine。頂升壓力F。根據(jù)公式:Fe=Fd+Fine求出。
[0027]根據(jù)所布設(shè)的各支光纖應(yīng)變傳感器[3]所產(chǎn)生的應(yīng)變信號(hào)值，可求出各受電弓碳滑板[I]斷面力值匕的差值，進(jìn)而可計(jì)算出受電弓碳滑板[I]的中心偏移和傾斜角度等指標(biāo)。
[0028]本發(fā)明保護(hù)范圍不僅局限于本實(shí)施例，本實(shí)施例用于解釋本發(fā)明，凡與本發(fā)明在相同原理和構(gòu)思條件下的變更或修改均在本發(fā)明公開的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括受電弓碳滑板[I]、彈性板[2]、光纖應(yīng)變傳感器[3]、碳滑板支架[4]、光纖加速度計(jì)[5]、羊角[6]、和信號(hào)處理單元[7]; 光纖應(yīng)變傳感器[3]用于測(cè)量彈性板[2]的彈性應(yīng)變，從而計(jì)算出斷面力值Fd; 光纖加速度計(jì)[5]用于測(cè)量受電弓所受慣性力值Fim ； 受電弓碳滑板[I]和碳滑板支架[4]通過(guò)彈性板[2]支撐連接，光纖應(yīng)變傳感器[3]粘貼于彈性板[2]上，光纖加速度計(jì)[5]安裝于受電弓碳滑板[I]下表面，信號(hào)處理單元[7]與光纖應(yīng)變傳感器[3]和光纖加速度計(jì)[5]分別相連，信號(hào)處理單元[7]用于采集光纖應(yīng)變傳感器[3]的彈性應(yīng)變和光纖加速度計(jì)[5]所測(cè)慣性力值Fim，并進(jìn)行信號(hào)處理；頂升壓力F。根據(jù)公式Tc=FfFine求出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:工作過(guò)程為，當(dāng)彈性板[2]發(fā)生形變時(shí)，光纖應(yīng)變傳感器[3]產(chǎn)生應(yīng)變信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理單元[7]解調(diào)處理得到斷面力值Fd;當(dāng)受電弓由于慣性產(chǎn)生垂直方向加速度時(shí)，光纖加速度計(jì)[5]產(chǎn)生加速度信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理單元[7]解調(diào)處理得到慣性力值Fine ;頂升壓力F。根據(jù)公式:Fe=Fd+Fine求出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:根據(jù)所布設(shè)的各支光纖應(yīng)變傳感器[3]所產(chǎn)生的應(yīng)變信號(hào)值，求出各受電弓碳滑板[I]斷面力值Fd的差值，進(jìn)而求出受電弓碳滑板[I]的中心偏移和傾斜角度。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK103528729SQ201310487879
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】薛景鋒, 陳剛, 張衛(wèi)華, 高飛, 樸名鵬, 郭偉, 陳佳鈺, 宋昊, 張毅翔 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所, 北京海冬青機(jī)電設(shè)備有限公司