[发明专利]一种基于振动测量的光纤轨道占用监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于振动测量的光纤轨道占用监测系统，其特征在于，系统包括至少一个光纤光栅振动加速度传感器单元(1)和基于匹配光纤光栅的快速解调单元(2)；

光纤光栅振动加速度传感器单元(1)包括固定装置、第一光纤光栅(11)、第二光纤光栅(12)和悬臂梁，其中固定装置的一端固定在轨道上，另一端与悬臂梁连接，悬臂梁上设置有第一光纤光栅(11)和第二光纤光栅(12)；

基于匹配光纤光栅的快速解调单元(2)包括光纤光栅解调仪(21)、环形器(22)和示波器(23)，所述光纤光栅解调仪(21)包括光源(211)和光电探测器(212)；所述光源(211)输出光信号经环形器(22)第一端口a、第二端口b进入第一光纤光栅(11)，满足第一光纤光栅(11)相位匹配条件波段的光被第一光纤光栅(11)反射，反射的光信号经环形器(22)第二端口b、第三端口c、第二光纤光栅(12)输入到光电探测器(212)，光电探测器(212)将反射的光信号转换为电信号输出到示波器(23)。

2.根据权利要求1所述的一种基于振动测量的光纤轨道占用监测系统，其特征在于，所述光纤光栅解调仪(21)、环形器(22)和示波器(23)设于轨道监测室。

3.根据权利要求1所述的一种基于振动测量的光纤轨道占用监测系统，其特征在于，所述光纤光栅振动加速度传感器单元(1)采用多点分布式安装在铁轨上。

4.根据权利要求1所述的一种基于振动测量的光纤轨道占用监测系统，其特征在于，所述第一光纤光栅(11)和第二光纤光栅(12)处于匹配状态，二者互为参考。

5.根据权利要求1所述的一种基于振动测量的光纤轨道占用监测系统，其特征在于，所述第一光纤光栅(11)和第二光纤光栅(12)固定在悬臂梁结构的上下两侧，可构成一种高响应频率的动态信号转换装置。

6.根据权利要求1所述的一种基于振动测量的光纤轨道占用监测系统，其特征在于，所述系统还包括用于光信号传输的传输光纤，传输光纤与光源(211)、传输光纤与环形器(22)、传输光纤与第一光纤光栅(11)、传输光纤与第二光纤光栅(12)、传输光纤与光电探测器(212)通过熔接或跳线的方式连接。

7.根据权利要求1～7中任意一项所述的一种基于振动测量的光纤轨道占用监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：将一个光纤光栅振动加速度传感器单元(1)安装在铁轨上；

S02：光源(211)输出光信号经环形器(22)第一端口a、第二端口b进入第一光纤光栅(11)，当没有列车经过光纤光栅振动加速度传感器单元(1)所在区域时，第一光纤光栅(11)和第二光栅光栅(12)处于匹配状态，满足第一光纤光栅(11)相位匹配条件的特征波长光波被第一光纤光栅(11)反射，反射的光信号经环形器(22)第二端口b、第三端口c、第二光纤光栅(12)输入到光电探测器(212)，光电探测器(212)的光信号强度为零；当列车经过光纤光栅振动加速度传感器单元(1)所在区域时，列车与铁轨相互作用产生的具有特征频率的振动信号会传递到光纤光栅振动加速度传感器单元(1)，进而改变两支光纤光栅之间波长匹配度，光电探测器(212)的光信号强度呈现出具有一定频率的强度变化；

S03：光电探测器(212)将接受到的光信号转换为电信号输出到示波器(23)中，示波器(23)上的电信号的强度及频率能够反映当前光纤光栅振动加速度传感器单元(1)所在轨道区域是否有列车经过。