光纤光栅在铁路安全监测中的应用与系统设计

青涩的泡泡

　　在铁路安全监测使用光纤光栅测温系统，需将检测的物理量转换为应力、温度、震动等物理量，将物理量的变换转换为光纤光栅的中心波长漂移量，然后通过检测光纤光栅中心波长的变化量和检测物理量之间的线性关系，得到对用的函数曲线，然后根据光纤光栅中心波长变化量转换到检测物理量。一般检测系统由光纤光栅传感器—跳线—解调仪(光学频谱分析仪)等设备组成，可以进行实时检测以及增加报警系统。
　　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。


　　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光栅的传输特性进行分析，并以此为基础对光纤光栅的纵向应 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。通过软件分别对光纤光栅的反射特性、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，增加光纤光栅传感器的复用数目，实现系统的分布式监测。
　　光纤光栅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。
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