轨测量系统技术方案

描述了至少一个光纤传感器单元在测量作用在纵向延伸的轨上的机械变量方面的应用，所述轨具有沿纵向延伸的中性轴线。相对于所述中性轴线以30°至60°，尤其是45°的角度或相对于所述中性轴线以‑30°至‑60°，尤其是‑45°的角度提供所述至少一个光纤传感器单元。利用一次光对所述至少一个光纤传感器单元照射，以生成反射模式或透射模式下的信号光。检测所述信号光的强度。评价分析所述信号光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及一种通过传感器用于检测被测变量的光学测量装置，所述传感器嵌入在光纤内，特别地涉及使用至少一个光纤传感器元件测量作用在轨上的机械变量，以及涉及一种轨测量系统。本专利技术还涉及一种将光纤传感器元件安装至轨的方法。
技术介绍
光纤传感器在测量系统中变得越来越重要。在这点上，一个或多个被嵌入在光纤缆线内的诸如例如光纤布拉格光栅的传感器，被使用以检测由机械变量所引起的光纤的应变，并且据此检测力、扭矩、加速度、负载、压力条件等等。集成在光纤传感器内的传感器元件用适当的波长范围内的光辐射被照射。光纤缆线是通过作用力产生应变的，且光纤布拉格光栅的反射或透射波长会变化。部分照射光被传感器反射并且被供应至评价与分析单元。基于作用力的波长变化能够在分析单元中被检查并且能够被用以检测在传感器元件上的机械影响。由传感器元件反射的光辐射的强度和/或波长范围、或透射通过传感器元件的光辐射的强度和/或波长范围包括由所使用的机械变量所影响的特征。集成在光学传感器光纤内的光纤传感器元件对传感器光纤的应变敏感，借以影响由传感器元件反射的波长谱或透射通过传感器元件的波长谱。不同的测量系统被使用以监控轨或铁路系统的各种方面。特别地，对由经过的列车施加在轨上的力是有兴趣的，这使得可得出尤其关于经过的列车的结论。对于用于运行列车的轨或铁路系统的测量系统，可靠地检测显著变化的轴负载更加是一个挑战，尤其是因为安全性要求需要非常小的错误率。此外，不仅是引入到轨系统或铁路系统内的轴负载变化。还有在轨枕木上的轨支撑、轨路基的结构以及列车的类型能够大幅度变化。这都对测量系统提出了巨大挑战。此外，光纤的应变以及因此光纤内的光学传感器元件的应变和/或光纤布拉格光栅结构内的变化不仅取决于将被测量的机械变量，诸如例如力，而且还还受诸如例如温度波动的非期望的干扰变量影响。由于这个原因，令人期望的是消除或至少抑制在对所期望的变量的检测中对测量精确度有影响的干扰变量。由于这个原因，令人期望的是提供一种改进的用于轨或铁路系统的测量系统、一种改进的用于轨或铁路系统的光纤传感器单元、以及对光纤传感器单元的改进的使用。
技术实现思路
本专利技术提供了根据独立权利要求的至少一种光纤传感器元件在测量作用在轨上的机械变量方面的应用、一种用于检测作用在轨上的机械变量的光纤传感器单元、一种轨测量系统以及一种将光纤传感器元件安装至轨的方法。根据一个实施例，提供了至少一个光纤传感器单元在测量作用在纵向延伸的轨上的机械变量方面的应用，所述轨具有沿纵向延伸的中性轴线，所述应用包括：相对于所述中性轴线以30°至60°，尤其是45°的角度或相对于所述中性轴线以-30°至-60°，尤其是-45°的角度提供所述至少一个光纤传感器单元；利用一次光对所述至少一个光纤传感器单元照射，以生成反射模式或透射模式下的信号光；检测所述信号光的强度；以及评价分析所述信号光。根据另外的实施例，提供了一种用于检测作用在轨上的机械力的光纤传感器单元，其中，光纤传感器单元包括：光纤；设置在所述光纤中的光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅具有与所述机械力相关的布拉格波长；转换器结构，其中，所述转换器结构具有信号放大杠杆机构；以及用于对信号光的第一部分进行滤波的边缘滤波器，特别是其中，所述边缘滤波器的滤波器特性线具有相对于透射强度的8％/nm或更小，特别是在2％与7％/nm之间的标称斜率，特别是提供有作用在所述轨上的200kg至50,000kg的车轴负荷的测量范围。根据另外的实施例，提供了一种轨测量系统，其中，所述轨测量系统包括：纵向延伸的轨，所述轨具有沿纵向延伸的中性轴线，由在轨上运行的列车产生的机械力作用在所述轨上；以及至少一个光纤传感器单元，通常两个光纤传感器单元，其用于检测作用在所述轨上的机械力，其中，光纤传感器单元包括具有布拉格波长的光纤布拉格光栅，所述布拉格波长与机械变量有关，其中，所述至少一个光纤传感器单元相对于所述中性轴线以30°至60°，尤其是45°的角度或相对于所述轨的所述中性轴线以-30°至-60°，尤其是-45°的角度被安装至所述轨。根据另外的实施例，提供了一种用于将光纤传感器单元，特别是具有光纤布拉格光栅的光纤传感器单元安装至轨的方法，其中，所述方法包括：相对于中性轴线以30°至60°，尤其是45°的另外的角度或相对于轨的中性轴线以-30°至-60°，尤其是-45°的另外的角度安装光纤传感器单元，特别地，其中，所述光纤传感器单元靠近所述中性轴线安装。根据另外的实施例，提供了至少一个光纤传感器单元在测量作用在纵向延伸的轨上的机械变量方面的应用，所述轨具有沿纵向延伸的中性轴线，所述应用包括：在中性轴线处提供所述至少一个光纤传感器单元，尤其是使得光纤传感器单元跨过中性轴线，利用一次光对所述至少一个光纤传感器单元照射，以生成反射模式或透射模式下的信号光；检测所述信号光的强度；以及评价分析所述信号光。根据另外的实施例，提供了一种轨测量系统，其中，所述轨测量系统包括：纵向延伸的轨，所述轨具有沿纵向延伸的中性轴线，由在轨上运行的列车产生的机械力作用在所述轨上；以及至少一个光纤传感器单元，通常两个光纤传感器单元，其用于检测作用在所述轨上的机械力，其中，光纤传感器单元包括具有布拉格波长的光纤布拉格光栅，所述布拉格波长与机械变量有关，其中，所述至少一个光纤传感器单元被安装在中性轴线处，特别地使得它跨过中性轴线。根据另外的实施例，提供了一种用于将光纤传感器单元，特别是具有光纤布拉格光栅的光纤传感器单元安装至轨的方法，其中，所述方法包括：将光纤传感器单元安装在轨的中性轴线处，尤其是使得光纤传感器单元跨过中性轴线。根据另外的实施例，提供了一种用于测量作用在纵向延伸的轨上的机械变量的测量方法，所述轨具有沿纵向延伸的中性轴线，其中，所述方法包括：利用一次光对至少一个光纤传感器单元照射，以生成反射模式或透射模式下的信号光；检测所述信号光的强度；以及评价分析所述信号光，其中尤其是利用信号光削波，所述信号光削波用于评价所述信号光。附图说明各实施例在图中被示出并且在下文描述中被更加详细地描述。在图中：图1示出包括集成的传感器元件的传感器光纤，所述集成的传感器元件被设计成用于测量光纤应变的光纤布拉格光栅；图2示出由在图1中示出的光纤内的集成的传感器元件所产生的传感器反射响应；图3示出根据本专利技术的实施例的具有光源、光纤耦合器以及检测配置或光纤传感器单元或轨测量系统的光纤测量装置的示意性方框图。图4示出根据另外的实施例的轨测量系统的示意图；以及图5A与图5B示出在传感器元件中所使用的转换器结构的示意图，所述传感器元件能够使用在根据本专利技术的实施例的传感器单元中或轨测量系统中。在图中相同的附图标记表征相同的或功能上相似的部件或步骤。具体实施方式下文是对本专利技术的各种实施例的详细描述，其中一个或多个示例在图中被示出。在本文中所描述的本专利技术的实施例涉及至少一个光纤传感器单元用于测量机械变量的用途、一种用于检测作用在轨上的机械力的光纤传感器单元、一种轨测量系统以及用于将光纤传感器单元、尤其是具有光纤布拉格光栅的光纤传感器单元安装至轨的方法。图1示出集成在光纤缆线中并且包括光纤布拉格光栅3本文档来自技高网...

【技术保护点】
至少一个光纤传感器单元在测量作用在纵向延伸的轨上的机械变量方面的应用，所述轨具有沿纵向延伸的中性轴线，所述应用包括：相对于所述中性轴线以30°至60°，尤其是45°的角度或相对于所述中性轴线以‑30°至‑60°，尤其是‑45°的角度提供所述至少一个光纤传感器单元；利用一次光对所述至少一个光纤传感器单元照射，以生成反射模式或透射模式下的信号光；检测所述信号光的强度；以及评价分析所述信号光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.21 DE 102014100653.41.至少一个光纤传感器单元在测量作用在纵向延伸的轨上的机械变量方面的应用，所述轨具有沿纵向延伸的中性轴线，所述应用包括：相对于所述中性轴线以30°至60°，尤其是45°的角度或相对于所述中性轴线以-30°至-60°，尤其是-45°的角度提供所述至少一个光纤传感器单元；利用一次光对所述至少一个光纤传感器单元照射，以生成反射模式或透射模式下的信号光；检测所述信号光的强度；以及评价分析所述信号光。2.根据权利要求1所述的应用，其中，所述评价分析确定在所述轨上运行的列车所引起的所述轨的剪切变形，特别是所述光纤传感器单元靠近所述轨的所述中性轴线设置。3.根据权利要求1至2中任一项所述的应用，其中，所述评价分析包括对在所述光纤传感器单元上方运行的车轴的计数。4.根据权利要求1至3中任一项所述的应用，所述应用还包括：相对于所述中性轴线以30°至60°，尤其是45°的另外的角度或相对于所述中性轴线以-30°至-60°，尤其是-45°的另外的角度提供另外的光纤传感器单元。5.根据权利要求1至4中任一项所述的应用，其中，所述另外的角度的符号与所述角度的符号不同。6.根据权利要求4至5中任一项所述的应用，其中，所述评价分析包括所述轨上的负荷的确定、速度的测量、对经过的列车的方向的检测、所述轨上的列车的车轮损坏和/或对经过的列车的列车分类。7.根据权利要求1至6中任一项所述的应用，其中，所述光纤传感器单元具有转换器结构，所述转换器结构放大作用在所述传感器单元上的机械变量。8.一种用于检测作用在轨上的机械力的光纤传感器单元，包括：光纤；设置在所述光纤中的光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅具有与所述机械力相关的布拉格波长；转换器结构，其中，所述转换器结构具有信号放大杠杆机构；以及用于对信号光的第一部分进行滤波的边缘滤波器，特别是其中，所述边缘滤波器的滤波器特性线具有相对于透射强度的8％/nm或更小，特别是在2％与7％/nm之间的标称斜率...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·格吕克，M·米勒，
申请(专利权)人：塔莱斯德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE