光纖光柵在高速鐵路異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、鐵路是我國的重要基礎(chǔ)設(shè)施，與國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。隨著中國鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，我國高速鐵路的建設(shè)規(guī)模和技術(shù)水平已走在世界前列。但與之對應(yīng)的防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)還不成熟，目前尚處于研究、探索、完善階段。異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)是高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分之一，它主要應(yīng)用于監(jiān)控公路跨越鐵路橋、隧道口、高速公路與鐵路并行處、鐵路正線線路穿越山區(qū)易發(fā)生崩塌、落石等可能出現(xiàn)異物侵限的地段。
　　本文研究國內(nèi)外現(xiàn)有高速鐵路異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)并

2、分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上給出基于光纖光柵傳感技術(shù)的異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)方案。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，研究了高速鐵路異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)的傳感單元。利用耦合模理論對光纖Bragg光柵的傳輸特性進(jìn)行分析，并以此為基礎(chǔ)對光纖Bragg光柵的縱向應(yīng)變、橫向應(yīng)變和溫度變化時(shí)的特性進(jìn)行公式推導(dǎo)及理論分析。通過Matlab軟件分別對Bragg光柵的反射特性、應(yīng)變特性和溫度特性進(jìn)行仿真。
　　其次，根據(jù)高速鐵路異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)的需求，采

3、用波分復(fù)用加空分復(fù)用的混合復(fù)用方式，在同樣的光源帶寬、光柵帶寬和測量范圍的條件下，增加光纖Bragg光柵傳感器的復(fù)用數(shù)目，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分布式監(jiān)測。
　　再次，在研究光纖光柵解調(diào)方法的基礎(chǔ)上，著重分析基于可調(diào)諧F-P濾波器的異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)解調(diào)單元，闡述其基本原理，并用Matlab軟件進(jìn)行仿真。
　　最后，根據(jù)鐵路路基的擋土墻和被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)搭建物理模型，在墻體內(nèi)部和防護(hù)網(wǎng)的拉桿上布置傳感器檢測點(diǎn)。對模型加載應(yīng)力，模擬異物入侵的情形