[發明專利]光纖光柵振動傳感器

有效

• 申請號: 201310443134.6
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN104515587B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 翟江蘭;許明;張植俊;錢鴻治;劉單;劉云飛;仝義安;趙志旺;耿振;于國瑞;姜婷
• 申請（專利權）人: 同方威視技術股份有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉鵬;汪揚

本發明公開了一種用于鐵路沿線危巖落石監測的光纖光柵振動傳感器，包括：支撐殼體；L型轉動桿，所述L型轉動桿具有在長度方向上相互垂直并相交的兩個臂；所述L型轉動桿還具有轉動軸，所述轉動軸垂直于所述兩個臂并固定至所述支撐殼體，使得所述L型轉動桿能夠相對于所述轉動軸轉動；應變光纖光柵，所述應變光纖光柵的第一端封裝在所述L型轉動桿的第一臂上，所述應變光纖光柵的第二端封裝在所述支撐殼體上；以及過載保護裝置；其中，所述L型轉動桿的第二臂由彈簧支撐以保持水平，所述過載保護裝置限定所述第二臂自由端的運動范圍，從而限制所述L型轉動桿的轉動范圍。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術，特別涉及一種可用于鐵路沿線危巖落石報警監測的光纖光柵低頻振動傳感器。

背景技術

隨著我國經濟建設的蓬勃發展，尤其是在山區高速鐵路的建設及運營過程中，高陡邊坡的安全性問題尤為突出。光纖光柵傳感技術因其具有不受電磁干擾、現場無需供電、長期可靠性和穩定性好，傳輸距離遠等優點，特別適用于鐵路無人區、無電區以及惡劣的環境。鑒于光纖光柵傳感技術的如上優點，在高陡邊坡的防護及預警中得到了普遍的應用。

危巖落石報警監測屬于高陡邊坡防護監測的一個分支，如果能預先監測到危巖落石，將極大程度上減輕危巖落石對鐵路、公路等造成的經濟損失。

國內也已經有些高校或企業開展了光纖光柵振動傳感器或光纖光柵加速度計的研究，但并不適用于鐵路沿線危巖落石的監測。鐵路沿線危巖落石監測的特點在于：落石信號相較于火車振動強度弱，但火車通過時振動加速度一般都很大，使傳感器壽命嚴重受到影響，即傳感器提高靈敏度的同時也要考慮到結構穩定性。

公告號為CN 101285847B的“一種溫度不敏感的光纖光柵加速度傳感器”傳感器結構無過載保護，且在火車通過時容易造成光纖光柵斷裂，結構易失穩。考慮到鐵路、公路等應用的特殊性，本公開提出了一種適用于鐵路、公路等危巖落石監測的低頻振動傳感器。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種克服現有技術的不足并且符合經濟高效需求的用于鐵路沿線危巖落石監測的光纖光柵振動傳感器。

根據本發明的實施例，提供了一種用于鐵路沿線危巖落石監測的光纖光柵振動傳感器，該傳感器包括：支撐殼體；L型轉動桿，所述L型轉動桿具有在長度方向上相互垂直并相交的兩個臂；所述L型轉動桿還具有轉動軸，所述轉動軸垂直于所述兩個臂并固定至所述支撐殼體，使得所述L型轉動桿能夠相對于所述轉動軸轉動；應變光纖光柵，所述應變光纖光柵的第一端封裝在所述L型轉動桿的第一臂上，所述應變光纖光柵的第二端封裝在所述支撐殼體上；以及過載保護裝置；其中，所述L型轉動桿的第二臂由彈簧支撐以保持水平，所述過載保護裝置限定所述第二臂自由端的運動范圍，從而限制所述L型轉動桿的轉動范圍。

其中，在外界振動的激勵下，所述L型轉動桿第二臂會產生與所述支撐殼體相對的位移，帶動所述L型轉動桿產生相應角位移。由于所述應變光纖光柵的第一端封裝在所述L型轉動桿的第一臂上，第二端封裝在所述支撐殼體上，因此所述應變光纖光柵隨之產生相對應的應變。所述應變光纖光柵的兩端之間為柵區，在所述應變光纖光柵產生應變時，柵區將改變其透射和/或反射波長，從而給出與所述外界振動相對應的反饋信號。

由于具有限定所述第二臂自由端的運動范圍的過載保護裝置，所述過載保護裝置能有效保證在火車等外界大激勵下，應變光纖光柵不會因應變過大而導致斷裂。因此本發明提供的光纖光柵振動傳感器具有結構簡單、成本低、安裝方便、可靠性和穩定性高的特點。根據本發明的光纖光柵振動傳感器尤其適合低頻振動的檢測。

優選地，所述第一臂的長度小于所述第二臂的長度。由于應變光纖光柵的應變長度是有限的，因此使用較長的第二臂和較短的第一臂，等比例地縮小了所述L型轉動桿的第二臂由于振動而導致的移動量。這樣的設置即保證了光纖光柵振動傳感器對于外界振動的靈敏度，又限制了應變光纖光柵的伸縮量，能夠防止其因為過度的拉伸和/或彎折而斷裂。