[發明專利]光纖式受電弓碳滑板磨耗在線實時檢測系統

有效

• 申請號: 201310486081.6
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103528516A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 薛景鋒;陳剛;張衛華;王文娟;樸名鵬;江琴;陳佳鈺;陳爽;武洪波
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所;北京海冬青機電設備有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.光纖式受電弓碳滑板磨耗在線實時檢測系統，其特征在于：包括光源[1]、多芯光纖插頭[2]、光纖式磨耗傳感器[3]、光電耦合器[4]、信號處理單元[5]；利用光纖的通光性能，將光纖式磨耗傳感器[3]安裝于受電弓碳滑板[10]磨耗區，當磨耗產生時，引起光纖斷損，通光性能受損消失，通過對多根光纖通斷情況的統計分析，給出受電弓碳滑板[10]的磨耗值。

2.根據權利要求1所述的光纖式受電弓碳滑板磨耗在線實時檢測系統，其特征在于：光源[1]、光電耦合器[4]均通過多芯光纖插頭[2]與光纖式磨耗傳感器[3]連接形成完整光路，光纖式磨耗傳感器[3]通過膠粘方式固定于受電弓碳滑板[10]側面或預埋在碳滑板內部；當受電弓碳滑板[10]在工作時產生磨損時，光纖式磨耗傳感器[3]中對應光纖發生斷裂，對應的光路無光通過，與之相連接的光電耦合器[4]輸出信號產生變化，通過受電弓信號處理單元[5]測得信號變化量，得到受電弓碳滑板[10]的磨耗位置及磨損數據。

3.根據權利要求2所述的光纖式受電弓碳滑板磨耗在線實時檢測系統，其特征在于：光源[1]、光電耦合器[4]均通過多芯光纖插頭[2]與光纖式磨耗傳感器[3]連接形成完整光路，所述的完整光路可通過如下兩種布設方式實現：

透射式布設方式：光源[1]發出光束，通過光纖式磨耗傳感器[3]，透射入光電耦合器[4]，形成完整透射式光路；信號處理單元[5]通過屏蔽電纜與光電耦合器[4]相連；

反射式布設方式：光源[1]發出光束，光束通過光纖式磨耗傳感器[3]，在光纖式磨耗傳感器[3]另一端被回光體[6]反射入光電耦合器[4]，形成完整反射光路；所述的回光體[6]為通過磨制形成的腔體；信號處理單元[5]通過屏蔽電纜與光電耦合器[4]相連。

4.根據權利要求2或3所述的光纖式受電弓碳滑板磨耗在線實時檢測系統，其特征在于：

光纖磨耗傳感器包含光纖根數、光纖直徑及各光纖粘貼間距依據檢測精度要求而設定；光纖式磨耗傳感器為并排鋪放在基底上的耐高溫光纖帶，其基底選擇復合材料、高分子柔性材料。耐高溫光纖帶中的光纖直徑及各光纖粘貼間距決定光纖式受電弓碳滑板磨耗在線實時檢測系統的精度，耐高溫光纖直徑越細、各光纖粘貼間距越小則檢測精度越高；

光纖磨耗傳感器可運用于高鐵、動車、地鐵等不同場合，其具體尺寸也可依照不同場合使用碳滑板的尺寸而設定。

5.根據權利要求4所述的光纖式受電弓碳滑板磨耗在線實時檢測系統，其特征在于：

光源選擇紅外波段LED或可見光波段LED；

多芯光纖插頭[2]用于各分立光學器件連接，優選陶瓷制拔插式集束環；

光電耦合器[4]用于將光纖式磨耗傳感器[3]采集的光信號轉化為電信號；選用光電探測器或CCD；

信號處理單元[5]用于將光電耦合器[4]發出的電信號進行模數轉換，對取得的數字信號進行實時處理，獲得受電弓碳滑板[10]全工作過程磨損情況；選用由DSP或FPGA構成的信號處理電路；

光纖式受電弓碳滑板磨耗在線實時檢測系統為車載系統，能夠全程、實時獲得受電弓碳滑板[10]磨損情況。

6.根據權利要求5所述的光纖式受電弓碳滑板磨耗在線實時檢測系統，其特征在于：光纖式磨耗傳感器[3]選用透射式布設方式，光源[1]發出光束，通過光纖式磨耗傳感器[3]，透射入光電耦合器[4]，形成完整透射式光路；信號處理單元[5]通過屏蔽電纜與光電耦合器[4]相連；光纖式磨耗傳感器[3]通過膠粘方式固定于受電弓碳滑板[10]側面或預埋在受電弓碳滑板[10]內部；受電弓碳滑板[10]側面寬度為15mm，長度為1000mm，光纖式磨耗傳感器[3]基底為碳纖維環氧復合材料，寬度為15mm，長度為1000mm，總厚度為2mm；光纖根數選擇20根，間距0.1mm；傳感器通過膠粘方式固定于受電弓碳滑板側面或預埋在碳滑板內部；光纖式磨耗傳感器[3]為并排鋪放在基底[9]上的耐高溫光纖帶，其基底[9]選擇復合材料、高分子柔性材料。

7.根據權利要求5所述的光纖式受電弓碳滑板磨耗在線實時檢測系統，其特征在于：光纖式磨耗傳感器[3]選用反射式布設方式，光源[1]發出光束，光束通過光纖式磨耗傳感器[3]，在光纖式磨耗傳感器[3]另一端被回光體[6]反射入光電耦合器[4]，形成完整反射光路；信號處理單元[5]通過屏蔽電纜與光電耦合器[4]相連；受電弓碳滑板[10]側面寬度為15mm，長度為1000mm，光纖式磨耗傳感器[3]中包含光纖20根，基底為碳纖維環氧復合材料，寬度為15mm，長度為1000mm；檢測閾值位置[11]為受電弓碳滑板[10]側面中線位置，檢測閾值位置[11]設定可依據碳滑板種類、碳滑板使用場合不同而調整；光纖式磨耗傳感器[3]通過膠粘方式固定于受電弓碳滑板[10]側面或預埋在碳滑板內部；光纖式磨耗傳感器[3]中的光纖分為回光光纖[7]和去光光纖[8]，回光光纖[7]布設在基底[9]檢測閾值位置[11]上方，去光光纖[8]布設在基底[9]檢測閾值位置[11]下方，兩類光纖數量相等；在基底[9]檢測閾值位置[11]上方，回光光纖[7]每間隔0.1mm至0.5mm粘貼在基底[9]表面，共粘貼10根回光光纖[7]，不粘貼去光光纖[8]；在基底[9]檢測閾值位置[11]下方，去光光纖[8]每間隔0.1mm至0.5mm粘貼在基底[9]表面，共粘貼10根去光光纖[8]，不粘貼回光光纖[7]。