相信我們都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)高鐵給我們的出行帶來(lái)的便捷。現(xiàn)代高速列車的時(shí)速可達(dá)300公里。在這樣高的速度下，列車所有部件都要承受特殊負(fù)載，就必然會(huì)導(dǎo)致列車能量供應(yīng)不穩(wěn)定。本文主要分享應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的解決方案。
1、高速列車面臨的挑戰(zhàn)
現(xiàn)代高速列車的最高速度可達(dá) 300 公里/小時(shí)。所有部件都要承受特殊負(fù)載——受電弓也是如此(如圖 1)。受電弓是能源供應(yīng)的核心，必須始終與架空線保持良好的接觸。然而，由于強(qiáng)風(fēng)，列車在高速行駛時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)接觸問(wèn)題。受電弓開(kāi)始振動(dòng)，導(dǎo)致接觸面(也在架空線上)高度磨損，并導(dǎo)致列車的能量供應(yīng)不穩(wěn)定。
圖1：帶光纖傳感器的受電弓
2、構(gòu)想
我們的想法是，開(kāi)發(fā)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以檢測(cè)發(fā)生的振動(dòng)并調(diào)整氣壓，而不會(huì)從旅程開(kāi)始就設(shè)置過(guò)高的接觸壓力。必須特別注意的是，由于存在高電壓和高電流，所有的電子傳感器都無(wú)法使用，這會(huì)妨礙可靠的數(shù)據(jù)采集。
3、解決方案
我們選擇了一個(gè)光纖測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在不受惡劣電氣環(huán)境的影響下，提供可靠的數(shù)據(jù)。傳感器(圖2)將安裝在受電弓的左側(cè)和右側(cè)底部，并用特殊的電纜扎帶固定。光纜沿著受電弓固定在車頂上(圖1)，在那里它們與一個(gè)專門開(kāi)發(fā)的堅(jiān)固插頭連接，并通向車廂內(nèi)部。帶有激光源和光電轉(zhuǎn)換器的控制器安裝在列車內(nèi)部(圖3)。
圖2：MEMS加速度計(jì)
圖3：光纖控制器
為了進(jìn)一步處理，控制器單元提供與 100mV/g 加速度成比例的模擬信號(hào)。該信號(hào)將被反饋給受電弓的控制器，后者會(huì)相應(yīng)地重新調(diào)整接觸壓力?？蓽y(cè)量的最大加速度為 50g。該系統(tǒng)自 2015 年開(kāi)始投入使用，并在惡劣的環(huán)境條件下進(jìn)行了 100 次的驗(yàn)證。
4、工作原理
傳感器的主要部分是一個(gè) MEMS，它有一個(gè)反射面。入射光束通過(guò)棱鏡被引導(dǎo)到反射鏡上，使反射光束以盡可能高的強(qiáng)度耦合到返回光纖中。如果鏡子因?yàn)閬?lái)自外部的加速度而改變其水平位置，則反射光束的方向會(huì)略微移動(dòng)，并且反射信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)降低。這種降低與來(lái)自外部的加速度成正比。
圖4：MEMS傳感器的截面
圖5：不同光強(qiáng)的反射光束
5、關(guān)鍵參數(shù)
6、總結(jié)
虹科光纖加速度傳感器系統(tǒng)為測(cè)量高壓或危險(xiǎn)環(huán)境中的振動(dòng)和運(yùn)動(dòng)提供了一種創(chuàng)新的解決方案。100%全介電無(wú)源傳感器，使不受 EMI、RFI、高壓和磁場(chǎng)的影響。它們的機(jī)械設(shè)計(jì)非常堅(jiān)固，可以在環(huán)境中可靠地提供數(shù)據(jù)，從而確保列車平穩(wěn)安全地運(yùn)行。
多軸光纖加速度傳感器系統(tǒng)
廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)傳感器功能受限制的環(huán)境，例如：風(fēng)力渦輪機(jī)葉片、電動(dòng)列車受電弓、采礦、高壓發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和變壓器等。
（轉(zhuǎn)載）
