[实用新型]基于光纤光栅传感器地铁低频振动测试设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及基础设施结构安全健康监测领域，具体而言是地铁低频振动测试设备。

背景技术

随着我国城市化进程不断加快，城市人口越来越多，这给城市交通带来了巨大的压力，地铁因其快速、便捷、载客量大的优势而应运得到推广应用。目前各大城市都在大力建设地铁，根据轨道交通中长期发展规划，十二五期间，将建设2500公里的轨道交通线路，十三五期间将建设3000公里，到十三五末，全国轨道交通运营里程将达到7000公里，然而目前国内地铁建设多呈现“重建不重养”的现状，尤其在我国地铁建设尚属发展中阶段，这会给地铁的日后运营及周围建筑的稳定埋下安全隐患。

现代地铁隧道数量多、相互交叉以及高密集等特点对地铁施工提出了严格的要求，现代轨道交通运营速度不断提高，地铁对轨道的动力作用越来越大，这又对轨道行车安全提出了更高的要求。由于地铁运营而引起的地铁隧道各部结构及周围环境的振动是一种低频振动，这种低频振动对地铁沿线的植被及附近居民的健康有一定影响，不仅如此，低频振动对建构筑物也是有相当影响的。有学者指出杭州市湘湖站地铁站塌方事故很可能就是由于周围汽车所引起地基低频振动所致，因建构筑物质量较大，固有频率较低，因此在低频振动影响下易发生共振而产生工程事故。因此，对地铁运营过程中所引起的低频振动的检测研究相当重要。

目前对于地铁的监测多以变形监测为主，采用全站仪、水准测量、收敛量测等方法，而对于地铁运营期间地铁振动测试的案例则比较少，因此有必要开发一套对地铁低频振动的测试设备。本实用新型正是基于这一目的，采用光纤光栅传感技术测得地铁隧道各部的振动加速度情况，进而可以得知整个地铁隧道的振动情况。

发明内容

为了克服已有地铁低频振动测试设备的结构复杂、稳定性较差、灵敏度较低、无法抗电磁干扰、环境适应性较差的不足,本实用新型提供了一种结构紧凑、稳定性好、灵敏度高、抗电磁干扰、环境适应能力强的基于光纤光栅传感器地铁低频振动测试设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于光纤光栅传感器地铁低频振动测试设备，包括光纤光栅传感器组、光纤光栅解调仪和监控主机，所述光纤光栅传感器组包括光纤光栅加速度传感器和温度传感器，所述光纤光栅传感器组分别安装在地铁的钢轨、轨道板及衬砌处，所述光纤光栅传感器组与通信光缆一端连接，所述通信光缆另一端连接至光分路盒，所述光分路盒通过多芯光缆与光纤光栅解调仪相连，所述光纤光栅解调仪通过无线网络或网络数据线连接至监控主机。

进一步，所述地铁振动测试设备具有多个光纤光栅传感器组，各光纤光栅传感器组通过熔接与各支路光纤相连，各支路光纤再与光分路盒相连。

再进一步，所述光纤光栅加速器传感器包括加速度检测质量块、弹性支撑体及光纤光栅，所述加速度检测质量块、弹性支撑体及光纤光栅集成封装为一体。

更进一步，所述光纤光栅解调仪包括电源指示灯、工作状态指示、FC/APC光接口、电源开关、风扇出口、串口、以太网数据接口和外部电源输入口。

本实用新型中，基于光纤光栅传感器实现地铁低频振动测试，光纤光栅传感器的原理是利用光栅对应变有线性的波长变化的效应，将传感器内质量块惯性力通过机械原理传递给光栅，使其产生应变，从而引起光纤光栅反射波长的漂移，进而利用波长的变化量测加速度。光纤光栅传感器具有结构紧凑，精确度高，抗电磁干扰，场地适应性强的特性，且能实现多点位同时监测的特性，应用前景大。

本实用新型的有益效果主要表现在：(1)与传统传感技术相比，本地铁低频振动测试设备具有结构紧凑、稳定性好、灵敏度高、抗电磁干扰、环境适应能力强等优点；(2)本地铁低频振动测试设备通过特制的光纤光栅加速度传感器可实现对地铁隧道各部低频振动进行检测；(3)本地铁低频振动测试设备光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪之间用传输光纤连接，这样所述传感器与解调仪分离，可实现远端测试；(4)本地铁低频振动测试装备通过波分、空分和时分复用等方式对地铁隧道进行多点位实时监测，可以全天候、长时间的测试地铁铁轨、轨道板和衬砌的振动状况。

附图说明

图1为基于光纤光栅传感器地铁振动测试设备的结构示意图。

图2为图1光纤光栅传感器组及其与光分路盒连接线路示意图。

图3为光纤光栅解调仪前面板结构示意图。

图4为光纤光栅解调仪后面板结构示意图。

图5为地铁振动测试设备的使用方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。