The resonant sensor for detecting train bearing damage based on fiber Bragg Grating (FBG) involves a generalized resonance demodulation technique and a fiber optic sensing technique. The invention excites a mechanical structure composed of a mass block, a cis-variant body and a bolt to produce resonance by the micro-impact produced by the early damage of the bearing structure, so that the peak wavelength of the optical fiber sensing unit solidified in the cis-variant body is proportional to the resonance amplitude of the system, and the maximum amplitude is reached at the resonance frequency, thereby realizing the micro-impact signal. Resonance amplification detection, sensor internal integrated bearing temperature sensor, through the fusion and analysis of temperature, vibration and impact resonance information, to achieve early warning and monitoring of train bearing damage. The invention is suitable for on-line early warning and monitoring of mechanical structure damage of various bearings.
【技术实现步骤摘要】
基于光纤光栅的共振式列车轴承损伤探测传感器
本专利技术涉及一种广义共振解调技术和光纤传感技术。
技术介绍
随着中国铁路快速发展,安全是铁路快速发展的前提,轴承损伤的早期监测是重中之重。轴承故障早期监测不同于实验室的固定机械检测,铁路的恶劣环境对传感器提出更高的要求。轴承早期故障损伤是呈微弱的周期性信号,一般的振动传感器很难监测到。布拉格光纤光栅(FBG)因其灵敏度高、质量轻、体积小、成本低、抗电磁干扰、抗腐蚀等特性已愈来愈受到重视。利用布拉格光纤光栅对波长绝对编码的优良特性,可以实现对应变、应力、位移、温度等各种物理量的精确测量。因此,布拉格光纤光栅广泛应用于桥梁、建筑、高铁、大坝及航空航天等领域。近年来,国内外专家积极的投入到此课题的研究。电磁类轴承共振式振动检测传感器研究居多,由唐德尧在2012年12月20日申请的,专利号为:CN103063384A,专利技术名称为:一种改善低频特性的振动冲击复合传感器,公开了通过螺栓将传感器底座与机器高刚度连接耦合,通过柔性PCB低刚度对传感器内部谐振器组件和电缆进行连接,解决了传感器底座没有与机器刚性连接,和传感器内部由于电缆具有较高刚度所致的频率响应问题,但该传感器易受到电磁干扰。光纤光栅轴承检测应用方面也有很多,直接将光纤光栅与质量块相连接,通过振子的上下振动使光纤光栅产生应变,该传感器可以进行温度自补偿,具有较高的测量灵敏度和分辨率,但是光纤光栅保护措施欠佳,容易损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对列车轴承损伤的早期预警在线监测应用,需要分析列车轴承的实时温度、振动频率、加速度等关键参量,提出了一种基于光 ...
【技术保护点】
1.基于光纤光栅的共振式列车轴承损伤探测传感器,其特征在于,包括光纤光栅(1)、质量块(3)、顺变体(4)、螺栓(5)、保护外壳(6)、安装底座(7)和光纤光栅温度传感器(8);所述保护外壳(6)为顶端封闭底端开口的腔体结构;所述安装底座(7)与保护外壳(6)的开口端通过螺纹进行连接;安装底座(7)的中心处设有竖直安装通孔;所述质量块(3)和顺变体(4)同时设置在保护外壳(6)的腔体结构内部,并且质量块(3)位于顺变体(4)顶部;所述螺栓(5)设有轴心通孔,并且螺栓(5)从上至下依次贯穿质量块(3)和顺变体(4)并延伸至安装底座(7)的安装通孔内;所述光纤光栅温度传感器(8)竖直设置在安装底座(7)的安装通孔底部,通过将安装底座(7)设置在列车轴承探损处实现对列车轴承的探测早期损伤探测;所述光纤光栅(1)的一端与光纤光栅温度传感器(8)的顶部相连,光纤光栅(1)的另一端经由安装通孔,依次穿过螺栓(5)的轴心通孔以及保护外壳(6)的顶端,延伸至保护外壳(6)外部与传导光纤相连。
【技术特征摘要】
1.基于光纤光栅的共振式列车轴承损伤探测传感器,其特征在于,包括光纤光栅(1)、质量块(3)、顺变体(4)、螺栓(5)、保护外壳(6)、安装底座(7)和光纤光栅温度传感器(8);所述保护外壳(6)为顶端封闭底端开口的腔体结构;所述安装底座(7)与保护外壳(6)的开口端通过螺纹进行连接;安装底座(7)的中心处设有竖直安装通孔;所述质量块(3)和顺变体(4)同时设置在保护外壳(6)的腔体结构内部,并且质量块(3)位于顺变体(4)顶部;所述螺栓(5)设有轴心通孔,并且螺栓(5)从上至下依次贯穿质量块(3)和顺变体(4)并延伸至安装底座(7)的安装通孔内;所述光纤光栅温度传感器(8)竖直设置在安装底座(7)的安装通孔底部,通过将安装底座(7)设置在列车轴承探损处实现对列车轴承的探测早期损伤探测;所述光纤光栅(1)的一端与光纤光栅温度传感器(8)的顶部相连,光纤光栅(1)的另一端经由安装通孔,依次穿过螺栓(5)的轴心通孔以及保护外壳(6)的顶端,延伸至保护外壳(6)外部与传导光纤相连。2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的共振...
【专利技术属性】
技术研发人员:吕国辉,姜亚丽,赵居上,王朝钲,姜旭,
申请(专利权)人:黑龙江大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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