[發明專利]一種基于光纖分布式監測的高鐵鐵軌溫度檢測方法

在審

• 申請號: 202010699402.0
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111855009A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 張旭蘋;王蘇;李密
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01L1/25;B61K9/08
• 代理公司: 上海思牛達專利代理事務所(特殊普通合伙) 31355
• 代理人: 丁劍

本發明提供一種基于光纖分布式監測的高鐵鐵軌溫度檢測方法，涉及鐵軌監測技術領域，包括以下步驟：S1、將用于監測鐵軌的光纖固定分布到鐵軌底部，形成監測光纖，與軌道上方鋪設的光纜連接，S2、在軌道外側等距安裝多組超聲波發射探頭和超聲波接收探頭，S3、由激光器發出脈沖光信號，脈沖信號經過定向耦合器進行耦合處理。該基于光纖分布式監測的高鐵鐵軌溫度檢測方法，利用光纖的拉曼散射，可以全面的對高鐵鐵軌進行溫度的監測，節省人力和成本，能夠在取得監測溫度后，利用超聲波，監測高鐵鐵軌溫度應力，避免引起安全問題，提升了高鐵鐵軌使用時的安全性。

技術領域

本發明涉及鐵軌監測技術領域，具體為一種基于光纖分布式監測的高鐵鐵軌溫度檢測方法。

背景技術

分布式光纖溫度傳感技術于20世紀末被提出，目前這項技術已成為光纖傳感器技術中最具前途的技術之一。現代城市在高鐵鐵軌運行中，電纜在運行中，由于高鐵輪軌與鐵軌不斷地摩擦接觸，會導致鐵軌溫度升高，尤其是夏天或高氣溫天氣時，鐵軌升溫尤其明顯，高鐵鐵軌就有可能會發生斷裂的情況，存在一定的安全隱患，因此需要對高鐵鐵軌進行穩定的監測。

傳統的高鐵鐵軌溫度檢測方法，需要人工攜帶溫度監測儀進行監測，耗費人力，在高鐵鐵軌兩個安裝監測裝置，對于高鐵鐵軌的監測點固定，難以做到全面監測，同時，在監測后，無法根據溫度得到高鐵鐵軌的溫度應力情況，對于高鐵鐵軌的安全性難以監控，無法滿足市場的需求。

發明內容

本發明提供的發明目的在于提供一種基于光纖分布式監測的高鐵鐵軌溫度檢測方法。該基于光纖分布式監測的高鐵鐵軌溫度檢測方法，可以解決全面監測高鐵鐵軌和得到溫度應力的問題。

為了解決上述精度不佳和難以探測數據包延遲時間的問題，本發明提供如下技術方案：一種基于光纖分布式監測的高鐵鐵軌溫度檢測方法，包括以下步驟：

S1、將用于監測鐵軌的光纖固定分布到鐵軌底部，形成監測光纖，與軌道上方鋪設的光纜連接。

S2、在軌道外側等距安裝多組超聲波發射探頭和超聲波接收探頭。

S3、由激光器發出脈沖光信號，脈沖信號經過定向耦合器進行耦合處理。

S4、定向耦合器將后散射光耦合到接收通道。

S5、WDM分光器對后散射光進行光學過濾。

S6、光電接收器APD進行光電信號轉換，前置放大器和主放大器對光電信號進行前置放大與主放大。

S7、雙高速A/D采集卡接收到放大后的電信號后，將模擬信號轉換成數字信號，并將采集的數字信號傳輸至信息處理中心，信息處理中心對采集的數字信號進行存儲。

S8、超聲波發射探頭向鐵軌發射超聲波，超聲波接收探頭接收發射的超聲波。

S9、信息處理中心記錄超聲波發射時的時間和接收時的時間。

S10、信息處理中心計算鐵軌溫度下的應力。

進一步的，根據S2中的操作步驟，還包括記錄超聲波發射探頭的位置和超聲波接收探頭的位置，得出兩則之間的間距。

進一步的，根據S3中的操作步驟，激光器采用周期性發出脈沖光信號。

進一步的，根據S5中的操作步驟，進行光學過濾后，對噪聲進行抑制處理。

進一步的，根據S7中的操作步驟，重復S3至S5，采集多組數字信息數據，并對數字信息數據進行統計分析，得到數字平均值的分布表，即可得到測量點處的溫度。

進一步的，根據S7中的操作步驟，用反斯托克斯光強與斯托克斯光強相比，計算測量點處的絕對溫度。

進一步的，根據S10中的操作步驟，計算鐵軌溫度下的應力時，增加補償距離，進行計算校準。