基于光纤光栅的钢轨应变测量关键技术研究.pdfVIP

第 34卷第 5期 铁 道 学 报 Vo1．34 No．5 2012年 5月 JOURNAL OFTHE CHINA RAILW AY SOCIETY M ay 2012 文章编号 ：1001—8360(2012)05—0065—05 基于光纤光栅的钢轨应变测量关键技术研究 张兆亭 ， 闫连 山 ， 王 平 ， 郭利康 ， 潘 炜 ， 张志勇 (1．西南交通大学 信息科学与技术学院，~tJtl成都 610031；2．西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 610031) 摘 要 ：钢轨应变 的监测在铁路线路 的运营维护 中具有重要意义 。光纤光栅传感器相 比传统传感器在稳定性、 抗 电磁干扰与准分布式测量等方面能够更好满足钢轨应变测量的需要。本文指出了光纤光栅传感器对载荷和温 度应力的测量原理，建立光纤光栅 中心反射波长漂移量与载荷和温度应力产生 的钢轨应变的数学模型。使用光 纤光栅传感器进行温度应力和动态载荷下的钢轨应变监测实验 ，并通过匹配光栅方法消除温度变化 的干扰 。实 验结果表 明光纤光栅应变传感器适用于钢轨应变 的监测需要 ，具有 良好 的工作性能。 关键词 ：光纤光栅 ；钢轨 ；载荷应变 ；温度应力 中图分类号 ：TP212；TN253；U213．4 文献标志码 ：A doi：10．3969／j．issn．1001-8360．2012．05．0I1 KeyTechniquesforRailStrain M easurementsBased onFiberBraggGratingSensor ZHANG Zhao—ting ， YAN Lian—shan ， W ANG—ping ， GUO Li—kang ， PAN W ei， ZHANG Zhi—yong (1．SchoolofInformationScienceandTechnology，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China； 2．SchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China) Abstract：M onitoringofrailstrainsisimportantinrailwaytransportationandmaintenance．Fiberbragggrating (FBG)sensorsarebetterthantraditionalsensorsintermsofstability。immunitytoelectromagneticinterfer— eneeandfeasibilityofsemi—distributedmeasurement，thereforetheyaremoresuitabletorai1strainmeasure— ments．W ediscussthemechanism ofwavelengthshiftingunderloadstrainsandtemperaturestresses．M onito— ringexperimentsofrailstrainsundertheactionoftemperaturestressesanddynamic1oadsareperformed。and theeffectoftemperaturevariationsiseliminatedusingthematched—gratingmethod．ResultsindicatethatFBG sensorscanbeusedtomeasureandmonitorrailstrainswithgoodperformance． Keywords：fiberbragggrating(FBG)；rail；loadstrain；temperaturestress 通过钢轨应变 的监测来测量钢轨载荷 ，可对列车 轻、结构简单和精度高[2,78等明显优势 。但 尚缺乏光 进