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高速铁路连续弯梁桥光纤光栅结构监测技术研究
| 论文题名： | 高速铁路连续弯梁桥光纤光栅结构监测技术研究 |
| 关键词： | 高速铁路;连续弯梁桥;光纤光栅;结构监测;传感特性 |
| 摘要： | 高速铁路运营最重要的环节就是保证行驶列车的安全。连续弯梁桥受力复杂，其截面所受的应力比直梁桥大得多，并且受地质条件、环境温差和高速列车通过时产生的冲击与震动等因素影响，使桥梁变形、偏移或使钢轨的爬移趋势更加恶劣，给行驶列车的安全带来隐患。因此，有必要对高速铁路连续弯梁桥结构和钢轨状态进行健康监测，提前预警和防止灾难的发生。 高速钢轨作为动力电源的一个回路，具有电磁干扰，在监测的高速铁路现场还存在列车冲击、潮湿、腐蚀等问题，传统的电信号不能满足高速铁路监测的要求。对比电信号传感器，光纤布喇格光栅传感器在铁路环境恶劣的监测现场仍能正常工作，它是波长绝对量测量，没有零点漂移，能够对工程结构进行长期监测，而且能够用一根光纤测量多个点实现分布式测量。因此，本文选择利用光纤光栅制作传感器实现对高速铁路连续弯梁桥的监测。 监测系统使用的FBG传感器有应变、温度以及位移传感器，本文详细地介绍了这三种传感器的设计、制作和应用，以及对监测结果的分析和验证。本文所做工作如下。 1、根据光纤光栅传感原理探讨了布喇格光栅传感特性并通过实验进行了验证，论证了光纤光栅应用在连续弯梁桥监测系统中的可行性。 2、根据弯梁桥上钢轨受力的特点，介绍了钢轨的轴向、横向和垂直方向的三维应变监测方法。分别进行了直接粘贴布喇格裸光栅检测应变与光纤光栅应变片检测应变的区别，光栅完全粘贴与光栅两端粘贴在位移悬臂梁上以及不同厚度的悬臂梁片的对比实验，介绍了符合现场实际情况的传感器设计方法，并给出了解决应变片对温度交叉敏感的方法和温度、应变、位移三种FBG传感器的制作、封装和标定的方法。 3、介绍了监测系统的框架，根据现场检测物理量的分类进行了检测点的布设，介绍了各类传感器的安装方法及光信号通道的铺设和解调。 4、给出被测物理量的换算关系式，根据该关系式对监测数据进行处理得到物理量变化曲线图，并对检测结果进行了说明，给出冬夏从低温到高温的半年时间内整个系统各物理量测量值的变化量，并进行了讨论。 |
| 作者： | 王琴 |
| 专业： | 电路与系统 |
| 导师： | 李维来 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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