發布日期：2022-10-09 點擊率：74
相信我們都已經發現高鐵給我們的出行帶來的便捷。現代高速列車的時速可達300公里。在這樣高的速度下，列車所有部件都要承受特殊負載，就必然會導致列車能量供應不穩定。本文主要分享應對這一挑戰的解決方案。
1、高速列車面臨的挑戰
現代高速列車的最高速度可達 300 公里/小時。所有部件都要承受特殊負載——受電弓也是如此(如圖 1)。受電弓是能源供應的核心，必須始終與架空線保持良好的接觸。然而，由于強風，列車在高速行駛時經常會出現接觸問題。受電弓開始振動，導致接觸面(也在架空線上)高度磨損，并導致列車的能量供應不穩定。
圖1：帶光纖傳感器的受電弓
2、構想
我們的想法是，開發一個測量系統，該系統可以檢測發生的振動并調整氣壓，而不會從旅程開始就設置過高的接觸壓力。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法使用，這會妨礙可靠的數據采集。
3、解決方案
我們選擇了一個光纖測量系統，該系統可在不受惡劣電氣環境的影響下，提供可靠的數據。傳感器(圖2)將安裝在受電弓的左側和右側底部，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)，在那里它們與一個專門開發的堅固插頭連接，并通向車廂內部。帶有激光源和光電轉換器的控制器安裝在列車內部(圖3)。
圖2：MEMS加速度計
圖3：光纖控制器
為了進一步處理，控制器單元提供與 100mV/g 加速度成比例的模擬信號。該信號將被反饋給受電弓的控制器，后者會相應地重新調整接觸壓力。可測量的最大加速度為 50g。該系統自 2015 年開始投入使用，并在惡劣的環境條件下進行了 100 次的驗證。
4、工作原理
傳感器的主要部分是一個 MEMS，它有一個反射面。入射光束通過棱鏡被引導到反射鏡上，使反射光束以盡可能高的強度耦合到返回光纖中。如果鏡子因為來自外部的加速度而改變其水平位置，則反射光束的方向會略微移動，并且反射信號的強度會降低。這種降低與來自外部的加速度成正比。
圖4：MEMS傳感器的截面
圖5：不同光強的反射光束
5、關鍵參數
6、總結
虹科光纖加速度傳感器系統為測量高壓或危險環境中的振動和運動提供了一種創新的解決方案。100%全介電無源傳感器，使不受 EMI、RFI、高壓和磁場的影響。它們的機械設計非常堅固，可以在環境中可靠地提供數據，從而確保列車平穩安全地運行。
多軸光纖加速度傳感器系統
廣泛應用于傳統傳感器功能受限制的環境，例如：風力渦輪機葉片、電動列車受電弓、采礦、高壓發電機、電動機和變壓器等。
（文章來源：虹科傳感器技術）
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