JSgydF4y2Ba 杂志上的传感器gydF4y2Ba 1687 - 7268gydF4y2Ba 1687 - 725 xgydF4y2Ba Hindawi出版公司gydF4y2Ba 10.1155 / 2016/9137531gydF4y2Ba 9137531gydF4y2Ba 研究文章gydF4y2Ba 实时分布式应变监测铁路桥梁在列车通过使用一个基于布里渊分布式光纤传感器光学相关域分析gydF4y2Ba http://orcid.org/0000 - 0003 - 4843 - 7191gydF4y2Ba 尹gydF4y2Ba Hyuk-JingydF4y2Ba 1gydF4y2Ba http://orcid.org/0000 - 0002 - 7768 - 1196gydF4y2Ba 首歌gydF4y2Ba Kwang-YonggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 崔gydF4y2Ba ChanyonggydF4y2Ba 1gydF4y2Ba http://orcid.org/0000 - 0002 - 8149 - 369 xgydF4y2Ba NagydF4y2Ba Hee-SeounggydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 金gydF4y2Ba Jung-SeokgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 古普塔gydF4y2Ba Banshi D。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 韩国铁路研究所gydF4y2Ba Uiwang 437 - 757gydF4y2Ba 韩国gydF4y2Ba krri.re.krgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 物理系gydF4y2Ba Chung-Ang大学gydF4y2Ba 韩国156 - 756gydF4y2Ba 韩国gydF4y2Ba cau.ac.krgydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 28gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 06gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 02gydF4y2Ba 09年gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 08年gydF4y2Ba 09年gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 版权©2016 Hyuk-Jin Yoon et al。gydF4y2Ba 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。gydF4y2Ba

这项研究展示了监控的分布式应变的铁路和梁铁路桥发生在列车通过桥梁的整个部分实时基础上通过应用开发的基于布里渊分布式光纤传感器光学相关域分析(BOCDA)。分布式光纤传感器系统和一个算法来控制以及分析布里渊增益谱信号也发达。单模光纤连接在纵向方向的铁路和较低的法兰梁用作传感光纤BOCDA系统。梁的应变的变化在桥的中心点的通过一个商业火车赫兹9点测量,并通过比较测量的准确性进行验证与应变仪的数据测量数据。此外,分布式应变梁和铁路的长度40.26米实时测量空间分辨率为31.1厘米。基于铁路的应变分布的结果,这项研究能确定位置应变发生由于过度睡眠的影响不受支持的梁的桥。gydF4y2Ba

 土地、基础设施和交通工具gydF4y2Ba 韩国机构基础设施技术进步gydF4y2Ba 1。介绍gydF4y2Ba

一座桥是一个复杂的立交桥结构组成的各种结构组件包括桥面梁,码头,和轴承允许通过一条河,山谷,地势低洼的地面,或一条道路。桥梁结构最近越来越大,这个趋势是通过设计和施工技术的进步和融合包括电气和电子技术。在建造桥梁结构中,损害可能发生在施工期间尽管应用改进的设计理论和先进的施工技术。此外,桥梁结构已经应用了很长时间暴露于恶劣的外部环境,从而容易受到损伤,因此突然崩溃可能导致巨大的损失。因此有必要评估每个桥接成员的状态和安全水平通过执行无损定期安全检查(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

先前的研究主要涉及测量桥接成员的行为通过附加电子应变仪(esg)成员为了评估他们(的最大应力gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba),但这种方法易受电磁噪声和需要支持更多的应变仪连接。为了克服这些不足,研究光纤传感器的使用,受到电磁波的影响,评估桥梁的行为世界各地广泛开展(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba]。特别是光纤布喇格光栅(FBG)传感器允许简单的干扰,如应变测量通过测量反射波长转移,而波分多路复用技术的使用也可以连接多个传感器同时测量多个点的一行(gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba]。然而,这种方法也有局限性,更多的光纤光栅传感器测量转化为更大的成本,它允许只在光纤光栅传感器相连的地方。最近的研究处理实时测量应变桥的整个部分用一行连接光纤在分布式光纤传感器,利用内在的光散射现象发生在光纤(gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba]。因为这个方法使用光纤光通信作为传感器不需要任何额外的过程,它可以极大地减少使用多个point-sensors的成本。尽管这一优势,用这种方法测量信号处理,因此需要几分钟可以仅适用于静态测量涉及车辆停在一座桥,而不是运行车辆的动态测量。然而,为了评估桥接成员的行为,有必要测量应变的分布在整个部分的桥梁在车辆的通道。gydF4y2Ba

这项研究表明一个方法来测量应变的纵向分布在整个部分的铁路桥梁在列车通过利用基于布里渊分布式光纤传感器光学相关域分析(BOCDA)。tight-buffered单模光纤连接在纵向方向上桥的铁路和梁作为上层建筑用作传感光纤,而BOCDA系统的高空间分辨率和高采样率是与光学组件和开发监测传感光纤的电子元件。铁路和梁的纵向应变分布实时测量实际列车在商业操作时经过一座桥,桥的中心是随机选择在高速测量应变反应随着时间的推移。据我们所知,这是第一个演示使用基于BOCDA的分布式光纤传感器来监测铁路和梁的应变分布的上层建筑铁路桥梁在列车通过。gydF4y2Ba

 2。基于BOCDA分布式光纤传感原理gydF4y2Ba

可以用作一个光纤传感器对各种物理变量由于其独特的属性,外部环境的变化很敏感。此外,由于其本质,漫长的光纤可以嵌入在一个结构,它便于分布式测量。瑞利,布里渊光纤的拉曼散射是显性的散射现象发生的线性或非线性相互作用的光(即。与当地分子光子)。布里渊散射是一种非弹性散射的光通过纵向声波传播的核心的光纤声波在布拉格光栅移动过程中发挥作用。背散射光的光学频率的布里渊散射是——或者从入射光的幅度已经由于多普勒效应的信号是由声波的相对方向的光。的频移量被称为布里渊频(gydF4y2Ba νgydF4y2Ba BgydF4y2Ba ),是由散射的相位匹配条件,如下所示(gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba (1)gydF4y2Ba νgydF4y2Ba BgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ngydF4y2Ba VgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba λgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba ngydF4y2Ba ,gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba λgydF4y2Ba 光纤的折射率,声波速度,分别与光波长。布里渊的频率大约是10.8 GHz的单模光纤电信波长(gydF4y2Ba λgydF4y2Ba = 1550海里)。分布式布里渊传感器是由测量当地的变化在光纤布里渊的频率,这是一个线性的温度和应变的函数。温度和应变的敏感gydF4y2Ba νgydF4y2Ba BgydF4y2Ba 大约是1 MHz /°C和0.05 MHz /gydF4y2Ba μεgydF4y2Ba分别在传统单模光纤(gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba]。而布里渊散射发生自发热激发声波在光纤,人们还可以通过刺激过程获得更强的散射时,声波是由两个counterpropagating光学波的干扰不同的光学频率。后一种情况称为受激布里渊散射(SBS)。基于SBS的分布式布里渊传感器提供更大的信号幅度比自发scattering-based而光传播从传感光纤的两端是必要的。gydF4y2Ba

分布式布里渊传感器可能采取不同的形式,这取决于应用散射过程的类型(自发或刺激)和测量领域(时间、相关或频率),由布里渊光时域分析(BOTDA),布里渊光时域反射计(BOTDR)和布里渊光学相关域分析(BOCDA)系统(gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba]。特别是,高空间分辨率的BOCDA显示了独特的优势(~毫米),高采样率(~千赫),和随机存取的感应位置,测量范围有限的成本,可以提供一个有效的工具在短程高分辨率分布式测量(gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba]。BOCDA系统生成的布里渊信号SBS counterpropagating泵和探测波之间由一个正弦调频射频波。空间分辨率(gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba zgydF4y2Ba )和传感范围(gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba )的测量是由调制频率(gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba )和振幅调制(gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba fgydF4y2Ba )的泵和探测波由以下方程(gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba (2)gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba zgydF4y2Ba =gydF4y2Ba VgydF4y2Ba ggydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba νgydF4y2Ba BgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba fgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba fgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba =gydF4y2Ba VgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba VgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 和gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba νgydF4y2Ba BgydF4y2Ba 是光在光纤中的传播速度和内在线宽的布里渊增益谱(~ 30 MHz),分别。gydF4y2Ba

BOCDA用于这项研究包括观察Brillouin-scattered光在相关领域使用连续波光源。图gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba显示技术的基础。gydF4y2Ba

这项技术的原理的示意图表示。gydF4y2Ba

观察是通过执行以下步骤:gydF4y2Ba

泵和探测波是在相反的方向在光纤的光学频率两波不同的控制gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba νgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

正弦频率调制通常适用于泵和探测波生成本地相关峰值的频率差异泵和探测波保持不变(gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba νgydF4y2Ba )随着时间的推移而不断变化。gydF4y2Ba

ΔgydF4y2Ba νgydF4y2Ba 被附近的布里渊光纤的探测波的频率获得布里渊增益只有在相关位置。gydF4y2Ba

当地的布里渊增益谱(BGS)在相关位置的权力变化是由探针的扫描gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba νgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

当地的gydF4y2Ba νgydF4y2Ba BgydF4y2Ba 从英国地质调查局决定对应的频率在英国地质调查局最大增益。gydF4y2Ba

(即测量位置。,the position of the correlation peak) can be chosen as desired by varying the modulation frequency, and steps ( 3gydF4y2Ba )- (gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba )是重复的。gydF4y2Ba

分布式应变gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 从布里渊频计算吗gydF4y2Ba νgydF4y2Ba BgydF4y2Ba 如下:gydF4y2Ba (3)gydF4y2Ba εgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba νgydF4y2Ba BgydF4y2Ba εgydF4y2Ba νgydF4y2Ba BgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在应变系数gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 在我们的实验是4.6。gydF4y2Ba

在以前的工作gydF4y2Ba 16gydF4y2Ba),我们进行了可行性研究纵向静态应变监测的铁路BOCDA应变分布剖面的垂直荷载下2.8铁路取得了成功。在当前的工作中,我们建立一个便携式BOCDA系统应用到动态和分布式应变监测铁路桥梁在列车通过。gydF4y2Ba

 3所示。桥的描述gydF4y2Ba

Cheong-ri桥位于Cheong-ri站和Oksan站之间在商业韩国铁路公司运营的铁路线路。这是一个典型的无铁路梁桥在流图所示gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba很容易被标准化,因为统一的设计。gydF4y2Ba

Cheong-ri桥的结构。gydF4y2Ba

一致性和标准化优势维护桥梁在一个大型交通网络(gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba]。一个工作日,共计10铁路车辆包括6名乘客和观光列车和货物列车运行在这条线的最高速度90公里/小时。gydF4y2Ba

桥上部结构的设计是基于LS-22铁路负荷条件。Rails和木质枕木放在没有压舱物,板梁和板梁加在两个码头在桥的中心和两个牙桥的两端通过桥梁支座。i类型的板梁截面包含三种类型的钢元素,也就是说,一个上法兰,法兰,和一个钢网,垂直扶强材与外层钢网焊接。规格表列出Cheong-ri桥gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

规范Cheong-ri桥。gydF4y2Ba

项gydF4y2Ba 大小gydF4y2Ba
总长度gydF4y2Ba 40.26米gydF4y2Ba
码头之间的跨度gydF4y2Ba 13.42米gydF4y2Ba
设计荷载gydF4y2Ba LS-22gydF4y2Ba
板梁中心之间的距离gydF4y2Ba 1.8米gydF4y2Ba
钢网的高度gydF4y2Ba 1.31米gydF4y2Ba
铁路类型gydF4y2Ba KS60gydF4y2Ba
木枕维度gydF4y2Ba 230年gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 230年gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 000年gydF4y2Ba 毫米gydF4y2Ba
4所示。实验装置gydF4y2Ba

睡眠的轨底的外表面和较低的外表面法兰梁的桥墩,光纤是附加在纵向方向与地面砂纸去除微小波动,使表面光滑,而灰尘表面与乙醇被抹去了。光纤是放在一条直线在预定的位置在纵向方向上的桥,然后连接到表面和一个0.3毫米厚的宠物电影如图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

光纤的方向和位置,(a)连接的外表面铁路和(b)的下法兰梁连接。gydF4y2Ba

使用的光纤是电信的单模光纤波长1550 nm的没有任何治疗传感与内部结构如图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba和是一个tight-buffered纤维涂Hytrel允许轻松应变的传播从外部应用。gydF4y2Ba

光纤的结构。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba光纤的列表更具体的特征用于实验。gydF4y2Ba

详细的规格的光纤。gydF4y2Ba

结构gydF4y2Ba 材料gydF4y2Ba 规范gydF4y2Ba
光纤gydF4y2Ba 纤维gydF4y2Ba (我)模场直径:gydF4y2Ba 9.3gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 0.5gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米gydF4y2Ba(2)包层直径:gydF4y2Ba 125年gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 0.5gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米gydF4y2Ba(3)SM: G652DgydF4y2Ba
主要的涂料gydF4y2Ba 所用的丙烯酸酯gydF4y2Ba (我)直径:250gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米gydF4y2Ba
紧缓冲gydF4y2Ba HytrelgydF4y2Ba (我)直径:gydF4y2Ba 900年gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 50gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米gydF4y2Ba(2)Hytrel 7246gydF4y2Ba

比较数据测量的光纤,电动应变仪(esg)附加到铁路以及下法兰的左派和右派,如图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

传感器放置在Cheong-ri桥:(a)上查看和(b)侧视图。gydF4y2Ba

使用的环境、社会和治理是5毫米的长度,和应变系数为2.08±1%。车轮称重传感器和环境、社会和治理是单独连接到一个数据记录器(CR9000X,坎贝尔Sci)通过引导线和电脑通过ps - 232 c端口进行数据收集。gydF4y2Ba

光纤连接到铁路和梁连接为一行,然后与BOCDA系统如图gydF4y2Ba 6(一)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

实验装置的分布式应变监测Cheong-ri桥:(a)原理图的分布式光纤传感器系统和光纤连接在桥上,(b)分布式光纤传感器系统基于BOCDA方法安装在实验网站,和(c)配置光学系统的光学和电子部件。gydF4y2Ba

激光二极管(LD)发出连续波1550纳米波长的光,和输出光学波调频正弦形式通过应用直流调制LD。当前调制控制的控制电脑精确控制所需的调制频率和振幅来定位传感位置。LD的输出由50/50定向耦合器分为泵和探测武器。探针的手臂,探测波是由使用单边带调制边带一代技术(SSBM)和微波发生器。在泵的手臂,泵波由电光调制器intensity-chopped(加工)和发射进入光纤通过延迟光纤,掺铒光纤放大器(EDFA)和光学循环器。强度切的加工应用在一个固定的频率也作为参考频率锁定放大器的锁定英国地质调查局的检测。EDFA是用来放大泵波500 mW,水泵和探测波在传播通过光纤连接到桥上彼此相反的方向。gydF4y2Ba

泵之间的频率偏移和探测波由微波频率控制应用于SSBM,这是被附近的布里渊光纤频率为收购当地地质调查局传感位置。gydF4y2Ba

与上面的设置、水泵和探测波互相相反的方向移动光纤内诱导布里渊增益的探测波SBS。探测波放大的SBS在相关位置通过传感光纤,然后是振幅由光电探测器转换成电信号。光电探测器的信号与噪声收集的数据采集板通过锁定放大器,和当地的地质调查局在目标位置是由控制电脑。在锁定检测只有同步布里渊增益切碎的泵波信号的传递和锁定放大器放大的抑制噪音强度波动引起的泵或探测波从不同的起源。获得当地的布里渊频峰值搜索过程的控制电脑,计算和应用应变变化的布里渊频用(gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba)。表gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba列出了组件开发规范的分布式光纤传感器系统图所示gydF4y2Ba 6 (b)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

规范中使用的组件的分布式光纤传感器系统。gydF4y2Ba

系统gydF4y2Ba 组件gydF4y2Ba 参数gydF4y2Ba 价值gydF4y2Ba
光学系统gydF4y2Ba LDgydF4y2Ba 输出功率gydF4y2Ba中心波长gydF4y2Ba线宽gydF4y2Ba 80兆瓦gydF4y2Ba1550.12纳米gydF4y2Ba1兆赫兹gydF4y2Ba
SSBMgydF4y2Ba 调制速度gydF4y2Ba驱动电压gydF4y2Ba损失gydF4y2BaMax。输入功率gydF4y2Ba 10 Gbit / sgydF4y2Ba≤3.5 V(端口A、B),≤7 V (C端口)gydF4y2Ba−18 dBmgydF4y2Ba10 dBmgydF4y2Ba
加工gydF4y2Ba 调制速度gydF4y2Ba驱动电压gydF4y2Ba光学带宽gydF4y2BaMax。输入功率gydF4y2Ba 10 Gbit / sgydF4y2Ba≤4 V页gydF4y2Ba≥8 GHzgydF4y2Ba10 dBmgydF4y2Ba
微波发生器gydF4y2Ba 频率范围gydF4y2Ba扫描时间gydF4y2BaMax。权力gydF4y2Ba 10 ~ 12兆赫gydF4y2Ba≥10毫秒gydF4y2Ba16 dBmgydF4y2Ba
摘要gydF4y2Ba 输入功率gydF4y2BaMax。输出功率gydF4y2Ba操作波长gydF4y2Ba −6 ~ 3 dBmgydF4y2Ba27 dBmgydF4y2Ba1528 ~ 1562纳米gydF4y2Ba
光电探测器gydF4y2Ba 3 dB带宽gydF4y2BaMax。输入功率gydF4y2Ba 直流~ 125 MHzgydF4y2Ba−15 dBmgydF4y2Ba
电气系统gydF4y2Ba LD电流调制器gydF4y2Ba Max。输入电流gydF4y2Ba当前的调制频率。gydF4y2Ba电流调制电压gydF4y2Ba 300毫安gydF4y2BaDC 20 MHz ~gydF4y2Ba±10 V页gydF4y2Ba
锁定放大器gydF4y2Ba 参考频率gydF4y2Ba通道gydF4y2Ba Max 200千赫。gydF4y2Ba双重CHgydF4y2Ba
数据收集gydF4y2Ba 速度gydF4y2Ba模拟输入gydF4y2Ba 12位ADC, 1 MHz抽样gydF4y2Ba2通道gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba显示了控制PC的控制BOCDA系统的组件和算法处理布里渊增益谱信号。gydF4y2Ba

操作和数据处理步骤控制发达BOCDA系统。gydF4y2Ba

控制BOCDA系统的组件,组件必须被初始化,然后光纤的长度信息附加在桥上需要进入。然后开始和结束的位置测量必须设置。基于光纤的测量位置,目前,调制电压,和LD电流调制器调制宽度调整配置LD的调制频率。此外,范围的布里渊增益谱的采集频率配置通过调整扫描时间和扫描频率的微波发生器、滤波器和斩波频率锁定放大器的配置。在处理当地的英国地质调查局信号非线性近似函数如高斯函数和一个洛伦兹函数配置,通过曲线拟合和布里渊频提取。应变计算从提取的布里渊频的变化。控制电脑的算法,采用虚拟仪器实现。gydF4y2Ba

BOCDA系统中实现这个研究调节频率连续波光源发出的光通过加工,允许安全稳定的调制光信号不会引起过载的光源或光强度的变化。此外,因为这个系统不使用分布式传感的光脉冲,脉冲的空间分辨率并不局限与pulse-based系统一样,允许选择一个特定的部分高重复率的测量。因此,该系统可以应用于分布式监测等扰动的应变在一个快速和有效的方式。gydF4y2Ba

 5。结果与讨论gydF4y2Ba

火车用于本研究的实验是由八个汽车总共包括柴油机车,汽车发电机,六乘用车。这是Mugunghwa火车操作商业路线,如图gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

Mugunghwa火车在Cheong-ri桥用于研究的实验。gydF4y2Ba

柴油机车把客车和发电机汽车利用推力的动力和更重比乘用车配备柴油发动机,传动系统,油箱(gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba]。柴油机车的重量是由两个妖怪,每个组成的三轴,在前面和后面。与此同时,两个妖怪,每个组成的两个轴,支持汽车发电机的重量和乘用车在前面和后面。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba显示了车轮的重量Mugunghwa列车在通过衡量一个轮子称重传感器连接到铁路,如图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

车轮的重量Mugunghwa火车在铁路通道测量。gydF4y2Ba

六个轮子重量显示在最左边的图gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba从机车和它们平均98.76 kN。发电机汽车和轿车的重量平均49.97 kN约一半的火车头。因为每个乘客车有不同的客运量和货运量,轮子重量变化从一个乘用车到另一个。车轮发电机汽车和轿车的重量显示小的差别。gydF4y2Ba

布里渊增益谱光纤连接的梁在中间的桥由10.5 GHz席卷微波发生器与30 ms 11.1 GHz席卷的时候火车经过Cheong-ri桥图所示gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba。应该注意的是,当扫描时间gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba νgydF4y2Ba 30岁女士两次测量应用正交偏振状态的泵波需要避免可能的偏振相关信号衰落。所以总测量时间为单个位置约为100 ms包括布里渊信号处理的时间频率测量BGS的决心。测量位置的变化通过改变激光的调制频率了额外的10毫秒,所以当地英国地质调查局的总体采样率测量是9赫兹。gydF4y2Ba

英国地质调查局的分布式光纤连接梁在火车上。gydF4y2Ba

布里渊频移的部分是在0.01 GHz超过12秒。应变计算通过使用(gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba基于布里渊的变化频率如图gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

梁的应变中心的桥梁在列车通过测量分布式光纤传感器和环境、社会和治理。gydF4y2Ba

火车通过了约15公里/小时。左边的图所示的两座山峰gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba表示发生在梁的应变时,机车通过了桥,大约200gydF4y2Ba μεgydF4y2Ba。同时,应变发生在通道的乘用车和发电机汽车约为100gydF4y2Ba μεgydF4y2Ba。这是由于车轮重量的差异之间的引擎机车和乘用车(gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba]。的变量周期峰值是由于距离的差异的三轴转向架机车的两轴转向架客车,如图gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba。分布式光纤传感器的测量频率系统9赫兹,而应变决议±15gydF4y2Ba μεgydF4y2Ba。动态数据记录器(CR9000X,坎贝尔Sci)是使用一个单独的通道进行测量与环境、社会和治理。与分布式光纤传感器测量的数据匹配与环境、社会和治理测量的数据,确认分布式光纤传感器可以充分衡量一个梁应变的变化在一列火车通过。部分不同的应变测量的自由度和造成的环境、社会和治理是复杂的应变分辨率自由度相对低于环境、社会和治理和细微差别,测量位置和方向自由度与环境、社会和治理之间的安装在实验如图gydF4y2Ba 3 (b)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

应变分布测量梁的纵向方向利用分布式光纤传感器在火车通过。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba显示了应变测量的分布在纵向方向上的桥用光纤传感器连接到梁。gydF4y2Ba

空间分辨率为31.1厘米,和执行测量每隔40.26米和1.1米的长度。应变分布在不同位置得到光纤布里渊的变化频率的火车在火车通道之前。因为火车车轮的重量的位置应用转变火车穿过了桥,梁的纵向应变也表现出相应的动态变化范围内应变图gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba。应该注意的是,38分图的分布式测量gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba花了4.2秒的单点采样率9赫兹,这是充分考虑列车在桥上通过所需的时间是10秒。gydF4y2Ba

此外,图gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba显示了布里渊频率和应变的分布以桥的纵向方向上通过使用光纤传感器在铁路。gydF4y2Ba

布里渊频率和应变分布在铁路上桥的纵向方向利用分布式光纤传感器:(a)变化的布里渊频光纤连接到铁路火车通道之前和期间和(b)的纵向应变分布在列车通过铁路基于桥的位置。gydF4y2Ba

在列车通过,rails上下跳跃,因为木质枕木的弹性与钢轨的纵向应变变化的结果在正面和负面的价值。铁路上的测量应变分布在一系列−98gydF4y2Ba μεgydF4y2Ba到144年gydF4y2Ba μεgydF4y2Ba在梁和显示相同的趋势,如图gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba。然而,在27.5点,特别是高价值超过222的范围gydF4y2Ba μεgydF4y2Ba是显示。这是因为,如图gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba,木质枕木紧密不支持的梁,但有一个缺口的长度1.5厘米和睡眠之间的梁,这可能造成过度紧张当火车经过这一点。gydF4y2Ba

不支持的卧铺的木枕和梁之间的差距。gydF4y2Ba

木质枕木,一旦安装完毕,收缩速度不同从一个另一个随着时间的推移,导致不同的厚度。因此,如果睡眠和梁之间存在差异,由于前面提到的现象,一个巨大的冲击载荷发生在一列火车通过,可能导致损坏和变形的rails (gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba]。此外,rails的快速变形可能破坏的安全运行的列车同时也削弱运行舒适感。gydF4y2Ba

与上述实验中,应变的分布在铁路和梁作为实验的上层建筑铁路桥梁在列车监控通道实时利用分布式光纤传感器,而桥的位置差距的木质枕木和梁可以检测到。gydF4y2Ba

 6。结论gydF4y2Ba

本研究提出了一个基于BOCDA分布式光纤传感器系统,这被认为是最合适的类型的分布纵向应变发生在铁路和铁路桥梁的梁作为上层建筑在一列火车通过,并进行了一个实验验证了传感器系统的性能。BOCDA系统实施基于SBS泵和探针之间波局部由光源的调频连续波。也是一个算法在本研究开发的控制系统以及处理信号的布里渊增益谱。gydF4y2Ba

tight-buffered单模光纤连接的铁路和梁试验桥被用作传感器来测量应变的分布发生在一列火车通过一个实时的基础上。从梁的应变测量的中心桥,应变响应的柴油机车和乘用车是公认的分别,他们证实了应变仪的数据相匹配。此外,梁的应变分布和铁路在桥的纵向方向测量。从这一结果,这项研究可以识别某些点过多的应变发生在火车的铁路通道,这是由于桥梁的木质枕木和梁之间的差距。gydF4y2Ba

BOCDA系统实现在这项研究中很少受到强度噪音测量期间,免去了重复测量获得的平均数据。少所需时间相应的信号处理,使高速、分布式测量成为可能。此外,由于英国地质调查局的位置获得可以随机选择,任何时候可以选择高速铁路桥上测量。在这项研究中提出的系统从而可以在大型土木工程结构是非常有用的。gydF4y2Ba

 相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

 确认gydF4y2Ba

这项研究受到了格兰特(14 scip-b065985-02)智能民用基础设施研究项目资助的土地、基础设施和运输(MOLIT)韩国政府和韩国机构基础设施技术进步(KAIA)。gydF4y2Ba

 非盟gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 林gydF4y2Ba C。gydF4y2Ba TharmabalagydF4y2Ba B。gydF4y2Ba 调查钢桥梁的剪切阻力负载测试和监测公路交通条件下负载响应数据gydF4y2Ba 加拿大土木工程杂志》上gydF4y2Ba 2009年gydF4y2Ba 36gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 449年gydF4y2Ba 462年gydF4y2Ba 10.1139 / l09 - 009gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 65449130044gydF4y2Ba JemligydF4y2Ba m·E·E。gydF4y2Ba KaroumigydF4y2Ba R。gydF4y2Ba LanarogydF4y2Ba F。gydF4y2Ba 监测的新Arsta铁路桥使用传统和光纤传感器gydF4y2Ba 5057年gydF4y2Ba 智能结构和材料学报》2003:智能系统和无损评价民用基础设施gydF4y2Ba 2003年gydF4y2Ba 279年gydF4y2Ba 288年gydF4y2Ba 学报学报gydF4y2Ba ChowdhurygydF4y2Ba m·R。gydF4y2Ba 雷gydF4y2Ba j . C。gydF4y2Ba 加速度计桥负载测试gydF4y2Ba 无损检测和E国际gydF4y2Ba 2003年gydF4y2Ba 36gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 237年gydF4y2Ba 244年gydF4y2Ba 10.1016 / s0963 - 8695 (02) 00068 - 3gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0037409457gydF4y2Ba 坦尼森gydF4y2Ba r . C。gydF4y2Ba 穆夫提gydF4y2Ba 答:一个。gydF4y2Ba RizkallagydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba TadrosgydF4y2Ba G。gydF4y2Ba BenmokranegydF4y2Ba B。gydF4y2Ba 桥梁结构健康监测的创新与光纤传感器在加拿大gydF4y2Ba 智能材料和结构gydF4y2Ba 2001年gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 560年gydF4y2Ba 573年gydF4y2Ba 10.1088 / 0964 - 1726/10/3/320gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0035361930gydF4y2Ba kistgydF4y2Ba G。gydF4y2Ba BadcockgydF4y2Ba r。gydF4y2Ba GebremichaelgydF4y2Ba y . M。gydF4y2Ba 博伊尔gydF4y2Ba w . j . O。gydF4y2Ba 格拉特gydF4y2Ba k . t . V。gydF4y2Ba 费尔南多gydF4y2Ba g F。gydF4y2Ba 罐头gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 使用布喇格光栅传感器监测复合的桥gydF4y2Ba 建筑和建筑材料gydF4y2Ba 2007年gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 1599年gydF4y2Ba 1604年gydF4y2Ba 10.1016 / j.conbuildmat.2006.07.007gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 33847772814gydF4y2Ba 尹gydF4y2Ba 周宏儒。gydF4y2Ba CostantinigydF4y2Ba d . 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Y。gydF4y2Ba HotategydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 分布式光纤应变传感器1-kHz采样率基于布里渊光相关域分析gydF4y2Ba IEEE光子学技术信gydF4y2Ba 2007年gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba 23gydF4y2Ba 1928年gydF4y2Ba 1930年gydF4y2Ba 10.1109 / LPT.2007.908772gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 38049123705gydF4y2Ba 尹gydF4y2Ba 周宏儒。gydF4y2Ba 首歌gydF4y2Ba K.-Y。gydF4y2Ba 金gydF4y2Ba js。gydF4y2Ba 金gydF4y2Ba D.-S。gydF4y2Ba 纵向应变监测铁路使用基于布里渊分布式光纤传感器光学相关域分析gydF4y2Ba 无损检测和E国际gydF4y2Ba 2011年gydF4y2Ba 44gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 637年gydF4y2Ba 644年gydF4y2Ba 10.1016 / j.ndteint.2011.07.004gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 79961120557gydF4y2Ba 赵gydF4y2Ba J。gydF4y2Ba 妮娅gydF4y2Ba D。gydF4y2Ba 桥梁工程gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 3日gydF4y2Ba 纽约,纽约,美国gydF4y2Ba 麦格劳-希尔gydF4y2Ba HapemangydF4y2Ba m·J。gydF4y2Ba 长gydF4y2Ba J。gydF4y2Ba PlettegydF4y2Ba d . 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