光纖式受電弓頂升壓力在線實時檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的光纖式受電弓頂升壓力在線實時檢測系統(tǒng)，涉及用于鐵路機車或地鐵車輛或動車組等的受電弓頂升壓力檢測技術，屬于列車安全行駛監(jiān)測領域。本發(fā)明包括受電弓碳滑板、彈性板、光纖應變傳感器、碳滑板支架、光纖加速度計、羊角、和信號處理單元。光纖應變傳感器用于測量彈性板的彈性應變，從而計算出斷面力值Fd。光纖加速度計用于測量受電弓所受慣性力值Fine。頂升壓力Fc根據(jù)公式：Fc=Fd+Fine求出。本發(fā)明能利用光纖加速度計和光纖應變傳感器實現(xiàn)鐵路機車或地鐵車輛或動車組等的受電弓的頂升壓力并通過測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力并安全可靠的運行，同時為弓網(wǎng)故障的分析提供數(shù)據(jù)支撐。
【專利說明】光纖式受電弓頂升壓力在線實時檢測系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]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技術，尤其涉及用于鐵路機車或地鐵車輛或動車組等的受電弓頂升壓力檢測技術，屬于列車安全行駛監(jiān)測領域。
【背景技術】
[0002]光纖應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，利用光纖光柵的獨特技術優(yōu)勢:1)抗電磁干擾、絕緣性，適合在強電磁干擾環(huán)境和高壓電場環(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)采用波分復用技術，一根光纖可以串接多個光纖光柵傳感器，重量輕、布線簡潔、結構靈巧，適合在復雜安裝條件下使用；4)壽命長、可靠性高，適合進行長期監(jiān)測；5)傳感信號適合遠距離傳輸。
[0003]電氣化鐵路機車的受電弓為列車從輸電網(wǎng)獲取電力的導流部件，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力并安全可靠運行的核心問題，其接觸壓力的監(jiān)測要求測量系統(tǒng)具有耐高壓、抗電磁干擾、重量輕、適應野外環(huán)境的特點。
[0004]目前國內(nèi)、國外開發(fā)的受電弓頂升壓力的測量裝置。均采用固定于接觸網(wǎng)上的壓力傳感器對低速通過的受電弓進行接觸壓力測量(接觸壓力等于受電弓頂升壓力)。無法實現(xiàn)實時對受電弓與接觸網(wǎng)之間實時的壓力值變化的檢測。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是利用光纖加速度計和光纖應變傳感器實現(xiàn)鐵路機車或地鐵車輛或動車組等的受電弓頂升壓力實時測量，并通過測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力并安全可靠的運行，同時為弓網(wǎng)故障的分析提供數(shù)據(jù)支撐。
[0006]本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明的光纖式受電弓頂升壓力在線實時檢測系統(tǒng)，包括受電弓碳滑板、彈性板、光纖應變傳感器、碳滑板支架、光纖加速度計、羊角和信號處理單元。
[0008]光纖應變傳感器用于測量彈性板的彈性應變，從而計算出斷面力值Fd。
[0009]光纖加速度計用于測量受電弓所受慣性力值Fim。
[0010]受電弓碳滑板和碳滑板支架通過彈性板支撐連接，光纖應變傳感器粘貼于彈性板上，光纖加速度計安裝于受電弓碳滑板下表面，信號處理單元與光纖應變傳感器和光纖加速度計分別相連，信號處理單元用于采集光纖應變傳感器的彈性應變和光纖加速度計所測慣性力值FiM，并進行信號處理。頂升壓力F。根據(jù)公式=Fc=FfFim求出。
[0011]本發(fā)明的光纖式受電弓頂升壓力在線實時檢測系統(tǒng)的工作過程為:
[0012]當彈性板發(fā)生形變時，光纖應變傳感器產(chǎn)生應變信號，通過信號處理單元解調(diào)處理得到斷面力值Fd。當受電弓由于慣性產(chǎn)生垂直方向加速度時，光纖加速度計產(chǎn)生加速度信號，通過信號處理單元解調(diào)處理得到慣性力值Fine。頂升壓力F。根據(jù)公式=Fc=FJFine求出。
[0013]根據(jù)所布設的各支光纖應變傳感器所產(chǎn)生的應變信號值，可求出各受電弓碳滑板斷面力值Fd的差值，進而可計算出受電弓碳滑板[I]的中心偏移和傾斜角度等指標。
[0014]有益效果
[0015]1、本發(fā)明安裝于受電弓本體上，可隨被測物體一起移動，實時、全程對受電弓碳滑板的頂升壓力進行檢測。
[0016]2、現(xiàn)場適應能力強:光纖應變傳感器、光纖加速度計絕緣性好可耐高壓、抗強電磁干擾、耐環(huán)境腐蝕，適合用于受電弓嚴酷工作條件，便于在線實時測量；
[0017]3、結構靈巧:光纖應變傳感器、光纖加速度計結構輕巧，便于安裝于對重量增加敏感的受電弓的弓頭部位。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明光纖式受電弓頂升壓力在線實時檢測系統(tǒng)的結構圖。
[0019]其中:1_受電弓碳滑板、2-彈性板、3-光纖應變傳感器、4-碳滑板支架、5-光纖加速度計、6-羊角、7-信號處理單元。
【具體實施方式】
[0020]實施例1
[0021]如圖1所示，本實施例的光纖式受電弓頂升壓力在線實時檢測系統(tǒng)，包括受電弓碳滑板[I]、彈性板[2]、光纖應變傳感器[3]、碳滑板支架[4]、光纖加速度計[5]、羊角
[6]、和信號處理單元[7]。
[0022]光纖應變傳感器[3]用于測量彈性板[2]的彈性應變，從而計算出斷面力值Fd。
[0023]光纖加速度計[5]用于測量受電弓所受慣性力值Fim。
[0024]受電弓碳滑板[I]和碳滑板支架[4]通過彈性板[2]支撐連接，光纖應變傳感器
[3]粘貼于彈性板[2]上，光纖加速度計[7]安裝于受電弓碳滑板[I]下表面，信號處理單元[5]與光纖應變傳感器[3]和光纖加速度計[5]分別相連，信號處理單元[5]用于采集光纖應變傳感器[3]的彈性應變和光纖加速度計[5]所受慣性力值Fim，并進行信號處理。
[0025]本發(fā)明的光纖式受電弓頂升壓力在線實時檢測系統(tǒng)的工作過程為:
[0026]當彈性板[2]發(fā)生形變時，光纖應變傳感器[3]產(chǎn)生應變信號，通過信號處理單元
[7]解調(diào)處理得到斷面力值Fd。當受電弓由于慣性產(chǎn)生垂直方向加速度時，光纖加速度計
[5]產(chǎn)生加速度信號，通過信號處理單元[5]解調(diào)處理得到慣性力值Fine。頂升壓力F。根據(jù)公式:Fe=Fd+Fine求出。
[0027]根據(jù)所布設的各支光纖應變傳感器[3]所產(chǎn)生的應變信號值，可求出各受電弓碳滑板[I]斷面力值匕的差值，進而可計算出受電弓碳滑板[I]的中心偏移和傾斜角度等指標。
[0028]本發(fā)明保護范圍不僅局限于本實施例，本實施例用于解釋本發(fā)明，凡與本發(fā)明在相同原理和構思條件下的變更或修改均在本發(fā)明公開的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.光纖式受電弓頂升壓力在線實時檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括受電弓碳滑板[I]、彈性板[2]、光纖應變傳感器[3]、碳滑板支架[4]、光纖加速度計[5]、羊角[6]、和信號處理單元[7]; 光纖應變傳感器[3]用于測量彈性板[2]的彈性應變，從而計算出斷面力值Fd; 光纖加速度計[5]用于測量受電弓所受慣性力值Fim ； 受電弓碳滑板[I]和碳滑板支架[4]通過彈性板[2]支撐連接，光纖應變傳感器[3]粘貼于彈性板[2]上，光纖加速度計[5]安裝于受電弓碳滑板[I]下表面，信號處理單元[7]與光纖應變傳感器[3]和光纖加速度計[5]分別相連，信號處理單元[7]用于采集光纖應變傳感器[3]的彈性應變和光纖加速度計[5]所測慣性力值Fim，并進行信號處理；頂升壓力F。根據(jù)公式Tc=FfFine求出。
2.根據(jù)權利要求1所述的光纖式受電弓頂升壓力在線實時檢測系統(tǒng)，其特征在于:工作過程為，當彈性板[2]發(fā)生形變時，光纖應變傳感器[3]產(chǎn)生應變信號，通過信號處理單元[7]解調(diào)處理得到斷面力值Fd;當受電弓由于慣性產(chǎn)生垂直方向加速度時，光纖加速度計[5]產(chǎn)生加速度信號，通過信號處理單元[7]解調(diào)處理得到慣性力值Fine ;頂升壓力F。根據(jù)公式:Fe=Fd+Fine求出。
3.根據(jù)權利要求1所述的光纖式受電弓頂升壓力在線實時檢測系統(tǒng)，其特征在于:根據(jù)所布設的各支光纖應變傳感器[3]所產(chǎn)生的應變信號值，求出各受電弓碳滑板[I]斷面力值Fd的差值，進而求出受電弓碳滑板[I]的中心偏移和傾斜角度。
【文檔編號】G01L1/24GK103528729SQ201310487879
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權日:2013年10月18日
【發(fā)明者】薛景鋒, 陳剛, 張衛(wèi)華, 高飛, 樸名鵬, 郭偉, 陳佳鈺, 宋昊, 張毅翔 申請人:中國航空工業(yè)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