[發(fā)明專利]光纖式受電弓頂升壓力在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310487879.2
• 申請(qǐng)日: 2013-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN103528729A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 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)（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計(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
• 主分類號(hào): G01L1/24
• 分類號(hào): G01L1/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

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)

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、布線簡潔、結(jié)構(gòu)靈巧，適合在復(fù)雜安裝條件下使用；4)壽命長、可靠性高，適合進(jìn)行長期監(jiān)測(cè)；5)傳感信號(hào)適合遠(yuǎn)距離傳輸。

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)。

目前國內(nèi)、國外開發(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

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。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

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。

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F_d。

光纖加速度計(jì)用于測(cè)量受電弓所受慣性力值F_ine。

受電弓碳滑板和碳滑板支架通過彈性板支撐連接，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F_ine，并進(jìn)行信號(hào)處理。頂升壓力F_c根據(jù)公式：F_c=F_d+F_ine求出。

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)的工作過程為：

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)，通過信號(hào)處理單元解調(diào)處理得到斷面力值F_d。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)，通過信號(hào)處理單元解調(diào)處理得到慣性力值F_ine。頂升壓力F_c根據(jù)公式：F_c=F_d+F_ine求出。

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F_d的差值，進(jìn)而可計(jì)算出受電弓碳滑板[1]的中心偏移和傾斜角度等指標(biāo)。

有益效果

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)。

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；

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。

附圖說明

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。

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

實(shí)施例1

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[1]、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F_d。

光纖加速度計(jì)[5]用于測(cè)量受電弓所受慣性力值F_ine。