[發明專利]用于列車軸承溫度和振動測量的光纖光柵傳感監測系統

在審

• 申請號: 201810778154.1
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN110726492A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 曾建勇;朱驚雷;柴九功;劉維斌
• 申請（專利權）人: 襄陽國鐵機電股份有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01H9/00
• 代理公司: 11129 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 高慧娟

本發明公開了一種用于列車軸承溫度和振動測量的光纖光柵傳感監測系統，屬于光纖傳感技術領域。用于列車軸承溫度和振動測量的光纖光柵傳感器監測系統，包括端蓋及設于所述端蓋上的殼體，所述端蓋上端面設有凹槽，所述凹槽內設有第二光纖光柵，用于感知被測物體的溫度信號并發生漂移，所述殼體的空腔內水平設有膜片，所述膜片的兩端與所述殼體的側壁固定連接，所述膜片的中心處設有第一光纖光柵，用于感知被測物體的振動信號并發生漂移，所述殼體的一側設有光纖光柵解調裝置，用于對所述漂移量進行解調以實現對被測物體振動和溫度的實時監測。本發明具有結構簡單，安裝方便，溫度靈敏度高，振動測量和溫度測量結果效果好等優點。

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，更具體地，涉及一種用于列車軸承溫度和振動測量的光纖光柵傳感器監測系統。

背景技術

光纖光柵是一種新型傳感元件，克服了傳統的電子類傳感器易受電磁干擾，結構復雜，穩定性差，不能分布式測量和遠程長期實時監控等缺陷，同時具備體積小、抗電磁干擾、精度高、適應各種惡劣環境等優勢近年來得到了廣泛的研究和應用。光纖光柵傳感器可以實現對溫度、應變等物理量的直接測量。由于光纖光柵波長對溫度與應變同時敏感，即溫度與應變同時引起光纖光柵耦合波長移動，使得通過測量光纖光柵耦合波長移動無法對溫度與應變加以區分。因此，解決交叉敏感問題，實現溫度和應力的區分測量是傳感器實用化的前提。通過一定的技術來測定應力和溫度變化來實現對溫度和應力區分測量。這些技術的基本原理都是利用兩根或者兩段具有不同溫度和應變響應靈敏度的光纖光柵構成雙光柵溫度與應變傳感器，通過確定2個光纖光柵的溫度與應變響應靈敏度系數，利用兩個二元一次方程解出溫度與應變。

在需要同時測量振動和溫度的工作環境中，部分采用光纖傳感器進行測量，相較于光纖光柵傳感器，光纖傳感器容易受到光功率波動的影響。在現有技術中，中國專利CN201310233052.9涉及了一種可同時測量溫度和振動的準分布式光纖傳感器，雖然此種光纖光柵傳感器實現了溫度和振動的同時測量且尺寸微小，但是結構實現較為困難，且沒有外部敏感結構引入增加光柵應變量導致靈敏度較差，對應用于復雜惡劣的工作環境有局限性。中國專利CN201510003824.9公布了一種具有溫度補償的光纖光柵二維振動傳感器，包括橫梁與豎梁，通過沿豎梁方向設置的第一光纖光柵，連線沿橫梁方向的第三光纖光柵和第四光纖光柵，能夠實時測量相互垂直的兩個方向的振動加速度參量，通過第二光纖光柵對第一光纖光柵進行溫度補償，采用T型梁作為彈性體實現振動測量，有效地提高了傳感器的諧振頻率與靈敏度，但是，該專利不能同時實現對被測物體的振動和溫度的同時測量和監測。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供一種用于列車軸承溫度和振動測量的光纖光柵傳感監測系統，其目的在于，通過端蓋與被測試物體連接，通過設于殼體內的第一光纖光柵及設于端蓋中心的第二光纖光柵分別感知被檢測物體的振動及溫度信號，該信號使得第一光纖光柵和第二光纖光柵的中心波長發生漂移，測試漂移量并通過光纖光柵解調裝置和數據處理裝置對漂移量進行解調即可實現對被測物體振動和溫度的實時精確的監測，具有結構簡單，安裝方便，溫度靈敏度高，振動測量和溫度測量結果效果好等優點。

本發明為解決上述現有技術中存在的問題，采用如下的技術方案。

用于列車軸承溫度和振動測量的光纖光柵傳感監測系統，包括端蓋及設于所述端蓋上的殼體，其特征在于：所述端蓋上端面設有凹槽，所述凹槽內設有第二光纖光柵，用于感知被測物體的溫度信號并發生漂移，所述殼體的空腔內水平設有膜片，所述膜片的兩端與所述殼體的側壁固定連接，所述膜片的中心處設有第一光纖光柵，用于感知被測物體的振動信號并發生漂移，所述殼體的外側設有光纖光柵解調裝置，用于對所述漂移量進行解調以實現對被測物體振動和溫度的實時監測，所述第二光纖光柵與光纖的起始端連接，所述光纖依次連接所述第二光纖光柵、所述第一光纖光柵和所述光纖光柵解調裝置。

進一步地，所述第二光纖光柵一端通過環氧膠黏劑粘貼于所述端蓋的凹槽內，另一端處于自由狀態。