[实用新型]一种用于铁路轨道计轴的光纤光栅传感器

说明书

本实用新型提供了一种用于铁路轨道计轴的光纤光栅传感器，包括应变片基体和双级杠杆放大结构；所述应变片基体的上表面和下表面分别设置一光纤光栅；所述双级杠杆放大结构包括第一杠杆和第二杠杆，所述第一杠杆的动力臂末端抵设于所述第二杠杆的阻力臂末端，所述第一杠杆的阻力臂末端与钢轨接触，所述第二杠杆的动力臂末端与应变片基体接触；所述动力臂长度大于阻力臂长度。本实用新型可实现钢轨底部的应变的放大，使得在免除串接温度传感器的同时，提高了测量的精确性和稳定性。

技术领域

本实用新型涉及轨道交通安全监测技术领域，尤其涉及一种用于铁路轨道计轴的光纤光栅传感器。

背景技术

铁路需要对列车在轨道上位置以及通行情况进行监测和判断，并据此进行车辆调度以避免列车的相撞和追尾，因此铁路信号系统是非常重要的技术设备之一，是铁路交通的红、绿灯。其中信号系统中监测列车通行情况的计轴系统，是系统的核心和关键。目前的计轴系统主要是轨道电路和电磁系统两种。近年来，随着光纤光栅传感技术的发展，由于其具有无源、绝缘、本安防爆、信号远传、可靠性高等优点，日益得到关注。

光纤光栅传感技术是利用温度、应变等物理参量对光纤光栅反射波长位置的影响进行解析和演算。专利CN200710121157.X，CN200920088856.3， CN201019087029.7专利和CN201410539393.3均是基于列车车轴对钢轨施加的形变这一思想来进行计轴监测。对该过程进行施力分析中，设定轮轴与钢轨的接触长度为5mm，分摊到每个车轮上的重量为10吨，钢轨在两端枕木位置固定，枕木间距为54cm，轨道钢材选用60kg/m的钢轨，杨氏弹性模量为215GPa，利用ANSYS计算可得在钢轨底部的最大应变仅为130με。由于光纤光栅的应变灵敏度系数为1pm/με，即此时波长最大的改变量约为130pm。由于光纤光栅的温度灵敏度系数为10pm/℃，即温度的变化会对应变测量结果产生干扰，因此目前均采用串接一个光纤光栅温度传感器用于光纤光栅计轴测量，来补偿温度对应变测量的影响，但利用温度传感器对应变传感器的数据进行矫正，会导致现场需要增加传感器的布设数量以及软件计算的工作量，造成使用中的不便，即使如此，考虑到光纤光栅解调仪表自身有测量误差，对计轴的监测效果仍有严重影响。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种用于铁路轨道计轴的光纤光栅传感器，实现钢轨底部的应变的放大，使得在免除串接温度传感器的同时，提高了测量的精确性和稳定性。

本实用新型是这样实现的：一种用于铁路轨道计轴的光纤光栅传感器，包括应变片基体和双级杠杆放大结构；

所述应变片基体的上表面和下表面分别设置一光纤光栅；

所述双级杠杆放大结构包括第一杠杆和第二杠杆，所述第一杠杆的动力臂末端抵设于所述第二杠杆的阻力臂末端，所述第一杠杆的阻力臂末端与钢轨接触，所述第二杠杆的动力臂末端与应变片基体接触；

所述动力臂长度大于阻力臂长度。

进一步的，所述第一杠杆的阻力臂末端通过第一触头抵设于钢轨下方，所述第二杠杆的动力臂末端通过第二触头抵设于应变片基体上表面。

进一步的，所述第一杠杆的阻力臂末端还设有第一复位弹簧，所述第一触头和第一复位弹簧分别位于所述第一杠杆的阻力臂两侧，使得未受到钢轨作用力时的第一杠杆保持在一固定位置，第一复位弹簧的设置也为确保第一触头与第一杠杆在运动中始终保持紧密贴合。

进一步的，所述第一杠杆与第二杠杆的接触端两侧分别安装有一限位块和一第二复位弹簧，使第一杠杆和第二杠杆在未受钢轨的力时保持在一固定位置上。

本实用新型的优点在于：通过设计双极杠杆结构实现对钢轨底部的应变的较大倍数的放大，使其超过传感器所处最大环境温度对传感器的影响，在免除串接温度传感器的同时，避免因过长的动力臂导致的结构不稳定问题，导致传感器高度增加。

附图说明