基于光纤光栅传感器的桥上无缝线路钢轨综合测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于光纤光栅传感器的桥上无缝线路钢轨综合测试方法，可以沿线路方向在钢轨上设置多个测点，通过一根带有若干光纤光栅传感器(每个测点需要对应4个传感器)的光缆实现对这若干测点的钢轨纵向力、伸缩附加力、轨温的测量，从而实现沿线路方向线路参数的连续测量。本发明方法利用一根光缆对无缝线路进行综合测试，直接进行桥上(或路基上)伸缩附加力的测量，并测量结果可以实现相互验证，设备体积小、受恶劣环境干扰小。
【专利说明】基于光纤光栅传感器的桥上无缝线路钢轨综合测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轨道建设【技术领域】，特别是一种桥（路基）上无缝线路综合测试技术。【背景技术】
[0002]在现有技术中，光纤光栅传感器应用于无缝线路测量，但是其主要是采用单参数的测试方法进行钢轨纵向力及轨温测试，测试原理也较为模糊，存在以下缺点：
[0003]①未实现钢轨伸缩附加力的直接测量；
[0004]②测量物理量较多时，现场铺设光缆较多；
[0005]③测量数据单一，不能对测量结果进行相互验证；
[0006]④用光纤光栅传感器测量无缝线路时，测试原理较为模糊。
【发明内容】
[0007]鉴于现有技术的缺点，本发明的目的是设计一种基于光纤光栅传感器的桥上（路基上）无缝线路钢轨综合测试方法，使之能克服现有技术的以上缺点。
[0008]本发明目的可通过如下手段实现：
[0009]基于光纤光栅传感器的桥上无缝线路钢轨综合测试方法，可以沿线路方向在钢轨上设置多个测点，通过一根带有若干光纤光栅传感器（每个测点需要对应4个传感器）的光缆实现对这若干测点的钢轨纵向力、伸缩附加力、轨温的测量，从而实现沿线路方向线路参数的连续测量：
[0010]其中：
[0011]I)、四个光纤光栅传感器FBG1、FBG2、FBG3和FBG4顺序串联在光缆上并固定在被测钢轨的轨腰处；光纤光栅传感器FBGl和FBG2基于双向应变法测量钢轨纵向力Fz，FBG3测量钢轨伸缩附加力Fs，FBG4测量轨温T ;光纤光栅传感器FBG1、FBG3和FBG4沿轨道长度方向水平设置，FBG2垂直设置；
[0012]2)、由I)结果得到的量值通过下式进行测量结果的验证：
[0013]Fz = Ft+Fs = EF β (T-Ts) +Fs
[0014]式中：Ε为钢轨的弹性模量，F为钢轨的截面面积，β为钢轨线膨胀系数，轨温为Τ，锁定轨温Ts ;基本温度力Ft。
[0015]本发明方法利用一根光缆对无缝线路进行综合测试，直接进行桥上（或路基上）伸缩附加力的测量，测量结果可以实现相互验证，设备体积小、受恶劣环境干扰小。
【专利附图】
【附图说明】：
[0016]图I为本发明方法的示意图，
[0017]图2为应变计安装图。
[0018]图3为测量原理图。【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明作进一步的详述。
[0020]下列公式推导中要到的参数意义：
[0021]Kt为光纤光栅传感器的相对温度灵敏度系数，Kt = ζ+α ；
[0022]Ke为光纤光栅传感器相对波长应变灵敏度系数；
[0023]ζ为热光系数；
[0024]α为光纤光栅材料线膨胀系数；
[0025]入为中心波长；
[0026]Δ λ为波长改变量；
[0027]ε f为钢轨附加伸缩力引起的应变；
[0028]β为钢轨线膨胀系数；
[0029]μ为钢轨的泊松比；
[0030]光纤光栅传感器的基本原理：
【权利要求】
1.基于光纤光栅传感器的桥上无缝线路钢轨综合测试方法，沿线路方向在钢轨上设置多个测点，通过一根带有若干光纤光栅传感器的光缆实现对这若干测点钢轨纵向力、伸缩附加力、轨温的测量，每个测点需要对应4个传感器从而实现沿线路方向线路参数的连续测量： 其中： 1)、四个光纤光栅传感器FBG1、FBG2、FBG3和FBG4顺序串联在光缆上并固定在被测钢轨的轨腰处；光纤光栅传感器FBGl和FBG2基于双向应变法测量钢轨纵向力Fz，FBG3测量钢轨伸缩附加力Fs，FBG4测量轨温T ;光纤光栅传感器FBG1、FBG3和FBG4沿轨道长度方向水平设置，FBG2垂直设置； 2)、由1)结果得到的量值通过下式进行测量结果的验证： Fz = Ft+Fs = EF^ (T-Ts)+Fs 式中：E为钢轨的弹性模量，F为钢轨的截面面积，β为钢轨线膨胀系数，轨温为Τ，锁定轨温Ts ;基本温度力Ft。
【文档编号】G01K11/32GK104034458SQ201410289813
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】王平, 谢铠泽, 肖杰灵, 陈嵘, 韦凯, 赵才有, 闫连山, 邵理阳, 徐井芒, 徐浩, 刘浩, 颜乐 申请人:西南交通大学