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光栅传感器在我国高铁运行安全技术中的应用
- 2019-12-10-

光栅传感器在我国高铁运行安全技术中的应用

我们通常坐火车时,有时会感到非常震惊和不舒服。这是火车轮子上的扁平疤或多边形。平疤虽然只有几微米,但由于其运行速度快,会对高速铁路产生很大的振动。传感器的功能是找出火车上扁平伤疤的位置。

所谓光纤光栅监测系统,其实就是将碳纤维拉成光纤,再刻成光栅以安装在列车和铁轨上的传感器。光栅接收到激光信号后,会有反射波长,根据列车不同位置光栅反射回的波长情况,就可实时监测列车安全。

高铁线路复杂多样,放置传感器成为了一个大问题。光纤传感器的高明之处就在于利用铁轨监测列车,即在铁轨的某一小段放置传感器,只要保证传感器铺放长度稍大于一个车轮周长,就能将所有经过这一段的列车车轮全部监测一次。同理,也可利用在车轮上放置传感器监测铁轨。

对于光纤光栅传感器的优势,一方面,传统的传感器使用电信号会受到火车及铁轨产生的电磁信号干扰,而光纤则不存在这个问题;另一方面,中心研发的传感器质量小,可直接安装在高铁上,并不影响列车正常运行。

光栅传感器在数控机床上的应用

光栅传感器作为数控机床直线轴的位置检测元件,相当于人的“眼睛”,就是“监视”该直线轴在执行数控系统的移动指令后,该直线轴是否真正准确地运行到数控系统指令所要求的位置。

如果数控机床没有安装光栅传感器,当数控系统发出直线轴的移动指令后,直线轴能否到达数控系统要求的位置,完全依靠数控系统调试的精度和机械传动精度来保障。

数控机床使用一段时间后,由于电气调试参数的修改和机械误差的加大等原因,该直线轴很可能和数控系统指令所要求的位置相差很多,这时候数控系统根本不知道,维修和操作机床的人员也不知道,要想知道这个差距,维修人员就要对机床进行精度检测。

所以数控机床没有安装光栅传感器,就要定期对机床的精度进行检查,一不小心,一旦忘记检测数控机床的精度,很可能导致加工的产品精度超差甚至报废。

如果数控机床的直线轴安装了光栅传感器,上述问题就不用人来操心了,由光栅传感器来完成这个使命。

如果该直线轴由于机械等原因没有准确到达该位置,光栅传感器作为位置检测元件,会向数控系统发出指令,使该直线轴能够到达比较准确的位置,直到光栅传感器的分辨率分辨不出来。

这时的光栅传感器充当了独立于机床之外的监督功能,象人的眼睛一样,一直“监视”着直线轴的位置,保证了直线轴能够达到数控系统要求的位置。

总的来说,光栅传感器已经成为光纤传感器的研究热点。随着光纤光栅制造技术的发展、性能的提高和应用研究成果的发展,光纤光栅传感器在传感器领域的地位越来越重要。它广泛应用于土木工程结构、航空航天、船舶、电力、石化、医药、核工业等领域,许多具有发展潜力和市场前景的实用技术正在研究中。这些技术的成熟将为国民经济建设带来巨大的推动作用。