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光纤光栅在高速铁路异物侵限监测系统中的应用研究
| 论文题名： | 光纤光栅在高速铁路异物侵限监测系统中的应用研究 |
| 关键词： | 光纤Bragg光栅应力传感器;高速铁路;异物侵限;实时监测 |
| 摘要： | 铁路是我国的重要基础设施，与国家的经济发展密切相关。随着中国铁路建设的快速发展，我国高速铁路的建设规模和技术水平已走在世界前列。但与之对应的防灾安全监控系统还不成熟，目前尚处于研究、探索、完善阶段。异物侵限监测系统是高速铁路防灾安全监测系统的重要组成部分之一，它主要应用于监控公路跨越铁路桥、隧道口、高速公路与铁路并行处、铁路正线线路穿越山区易发生崩塌、落石等可能出现异物侵限的地段。 本文研究国内外现有高速铁路异物侵限监测系统并分析了它们的优缺点，在此基础上给出基于光纤光栅传感技术的异物侵限监测系统方案。主要研究内容如下: 首先，研究了高速铁路异物侵限监测系统的传感单元。利用耦合模理论对光纤Bragg光栅的传输特性进行分析，并以此为基础对光纤Bragg光栅的纵向应变、横向应变和温度变化时的特性进行公式推导及理论分析。通过Matlab软件分别对Bragg光栅的反射特性、应变特性和温度特性进行仿真。 其次，根据高速铁路异物侵限监测系统的需求，采用波分复用加空分复用的混合复用方式，在同样的光源带宽、光栅带宽和测量范围的条件下，增加光纤Bragg光栅传感器的复用数目，实现系统的分布式监测。 再次，在研究光纤光栅解调方法的基础上，着重分析基于可调谐F-P滤波器的异物侵限监测系统解调单元，阐述其基本原理，并用Matlab软件进行仿真。 最后，根据铁路路基的挡土墙和被动防护网搭建物理模型，在墙体内部和防护网的拉杆上布置传感器检测点。对模型加载应力，模拟异物入侵的情形。测量入侵点的微应变大小，对异物可能入侵的位置进行判断。实验结果表明，将光纤光栅传感器用于高速铁路异物侵限监测系统完全可行并且具有极大的发展前景。 |
| 作者： | 孙睿 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 鲁怀伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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