光纤bragg光栅传感技术应用于轨道动态监测的研究

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1、；臻万方数据)p夕l硕士学位论文光纤Bragg光栅传感技术应用于轨道动态监测的研究RailwaymonitoringbasedonFiberBraggGratingSensingTechnology作者：全雨导师：王永生北京交通大学2015年7月万方数据学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以

2、为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：签字日期勘J许‘月彳日导师签名：签字日期：噼∥月／6"Et万方数据学校代码：10004北京交通大学硕士学位论文密级：公开光纤Bragg光栅传感技术应用于轨道动态监测的研究作者姓名：导师姓名：学位类别：学科专业：RailwaymonitoringbasedonFiberBraggGratingSensingTechnology全雨王永生理学光学学号：09122200职称：教授学位级YlU．硕士研究方向：光电子材料与器件北京交

3、通大学2015年7月万方数据致谢本论文的工作是在我的导师王永生教授的悉心指导下完成的，王永生教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来王永生老师对我的关心和指导。何大伟教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向何大伟老师表示衷心的谢意。富鸣教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，王涛、王鹏飞和尹泽霖等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人，他们的理解和支持使

4、我能够在学校专心完成我的学业。万方数据北京交通大学硕士学位论文摘要摘要：光纤Bragg光栅传感器由于其优秀的耐腐蚀、抗电磁干扰、易于复用等优点，被逐渐应用在航空航天、电子机械、建筑和通讯等领域。本论文对光纤Bragg光栅传感器的温度应力交叉敏感问题的形成原理和目前常用的解决办法做了相应的研究，提出了一种自带自带温度补偿功能的双层封装结构。针对光纤Bragg光栅传感器的特点，结合轮轨相互作用情况，进行了有限元应力模拟，提出了基于光纤光栅传感器的高速列车轨道检测的方法，具体阐述了数据分析及处理的过程。获得的主要成果如下：1．本文提出了一种光纤

5、Bragg光栅传感器的双层封装结构，目的是在环境温度变化范围较大区域内，实现应力的准确测量。该结构通过平行的两片钢片分别对两支光纤Bragg光栅传感器进行封装，下层用于贴合金属进行测量，上层用于温度补偿。通过SOLⅢWORKS软件对该结构进行了3D模型的绘制，通过其有限元分析模块验证该结构上层应力不敏感的特性，从而验证了上层光栅温度补偿的功能。2．本文提出了利用光纤Bragg光栅传感器组用于检测高速列车轴数的一种测试方法，该传感器组在轨道(在列车驶过时)应力发生变化情况下进行自动拾取检测应力信号，通过读取对应应力的相应峰数来获取轴数。为了

6、准确的采集到轨道应力的变化情况，本文通过有限元分析方法对车轮驶过轨道两个特征位置进行了应力变化模拟，实验结果显示最合适的传感器安装位置为轨道外侧面工字型下方并且接近轨枕的区域。3．在高速列车实验路段安装了3组传感器进行实际检测并采集了数据，之后利用Savitzky-Golay法和FFT滤波法对采集到的数据进行了处理，相对原曲线波峰更加的突出，曲线更平滑，更利于峰数的寻找。通过有限元法计算出最低阈值，进而通过最低阈值的设定消除部分底噪，采用离线检测的方法从数据中提取的轴数和实际相符。关键词：光纤布拉格光栅传感器；有限元分析；轨道动态监测：交

7、叉敏感；分类号：TP212．1万方数据北京交通大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACT：FiberBragggrattingsensorduetoitsexcellentcharacteristicofcorrosionresistance，resistancetoelectromagneticintederenceandeasytoreuse，isgraduallyusedinaerospace，electronicmachinery,architectureandcommunicationfield．Thecrosssensi

8、tivityproblemoftemperatureandstrainoffiberBragggrattingsensorhavebeenresearchedinthispapenTheres