基于光纤光栅传感技术的轨道电路轨旁设备监测系统研究

发布时间：2022-08-07 19:08

　　随着铁路系统的不断发展,火车成为了日常生活中不可或缺的出行工具,因此行车安全逐渐成为了人们所关注的焦点。铁路系统对设备的依赖程度很高,设备故障会影响正常行车,甚至造成严重的铁路事故。现有铁路系统缺少对轨道电路轨旁设备的监测系统,不能够对轨旁设备进行实时监测,导致故障排查时间冗长,故障解决不及时。因此,为了准确实时地监测轨旁设备,保障行车安全,研制一套与之对应的监测系统是非常重要的。本文根据现场调查情况,结合光纤光栅传感原理,设计出了一套运用光纤光栅传感技术的轨道电路轨旁设备监测系统,解决现有的轨旁设备缺少监测系统的问题。系统主要设计出光纤光栅电流和电压传感器,利用传感器对轨旁设备的电流和电压进行采集,并与正常值进行比较,判断设备是否正常,从而达到对轨旁设备进行监测的目的。系统设计分为下位机部分和上位机部分。下位机硬件以STM32L486VGT6处理器为主控芯片开展电路设计,其中电源模块用来为各模块供电,数据采集模块对光纤光栅信号进行采集,最后设计以太网模块将处理后的数据传输到上位机。下位机软件部分主要设计数据采集程序对光纤光栅解调仪的输出信号进行采集,采用滤波算法和波长拟合算法对数据进... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 研究动态
        1.2.1 轨道电路监测系统研究动态
        1.2.2 光纤光栅传感器研究动态
    1.3 本文工作及创新点
        1.3.1 本文工作
        1.3.2 本文的创新点
    1.4 本章小结
第二章 轨道电路轨旁设备监测需求分析
    2.1 调谐区设备监测需求
    2.2 匹配变压器监测需求
    2.3 补偿电容监测需求
    2.4 传输电缆与设备引接线监测需求
    2.5 本章小结
第三章 轨旁设备监测系统的总体方案设计
    3.1 光纤光栅传感特性
        3.1.1 光纤光栅传感器原理
        3.1.2 应变传感特性
        3.1.3 温度传感特性
        3.1.4 应变—温度交叉传感特性
    3.2 光纤光栅电流传感器的实现
        3.2.1 超磁致伸缩材料
        3.2.2 磁致伸缩效应
        3.2.3 传感头封装设计
        3.2.4 有效磁场的设计
    3.3 光纤光栅电压传感器的实现
        3.3.1 压电陶瓷材料
        3.3.2 倍压整流电路
    3.4 整体系统设计
    3.5 本章小结
第四章 硬件系统设计
    4.1 硬件系统设计方案
    4.2 微处理器模块
    4.3 电源模块
    4.4 数据采集模块
        4.4.1 数据采集模块主要器件的选择
        4.4.2 解调机理
        4.4.3 信号采集电路
    4.5 以太网模块
    4.6 本章小结
第五章 软件系统设计
    5.1 软件结构设计方案
    5.2 下位机软件设计
        5.2.1 数据采集程序设计
        5.2.2 滤波算法
        5.2.3 光纤光栅中心波长检测技术
        5.2.4 通信程序设计
    5.3 上位机软件设计
        5.3.1 TCP/IP程序设计及数据处理
        5.3.2 数据存储和查询设计
        5.3.3 人机交互界面设计
    5.4 本章小结
第六章 系统试验
    6.1 监测系统的搭建
    6.2 光纤光栅中心波长拟合结果
    6.3 电流传感试验
        6.3.1 直流电流传感试验
        6.3.2 交流电流传感试验
    6.4 交流电压传感试验
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3670880