一種監(jiān)測高鐵聲屏障中h鋼卡槽松動的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，將光纖敷設(shè)在高鐵聲屏障上，將激光脈沖信號注入光纖，在光纖中產(chǎn)生瑞利后向散射光信號；將瑞利后向散射光信號與本振光信號進(jìn)行拍頻后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換輸出電信號，將該電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；當(dāng)高鐵聲屏障中H鋼卡槽未發(fā)生松動，將數(shù)字信號采用正交解調(diào)方法獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的標(biāo)準(zhǔn)相位；當(dāng)火車經(jīng)過高鐵聲屏障時，將數(shù)字信號采用正交解調(diào)方法獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位；獲得相位差值，當(dāng)相位差超過預(yù)先設(shè)定的報警閾值時，高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動則進(jìn)行報警?？蓪?shí)時監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動。
【專利說明】一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分布式光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]從1997年我國第一次列車提速以來，我國相繼修建、開通了京津城際客運(yùn)專列、京滬城際客運(yùn)專列、京廣城際客運(yùn)專列，設(shè)計時速也從200公里逐步提升到350公里。中國已經(jīng)建成世界上建設(shè)里程最長、投資最大、標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路網(wǎng)。到2020年，通過新建的高速鐵路、客運(yùn)專列以及對已有鐵路實(shí)施全面的提升改造，初步形成總規(guī)模約1.6萬千米的“四橫四縱”的快速鐵路客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，列車最高速度將達(dá)到350Km/h。形成連接川渝地區(qū)、江漢平原和長三角的沿江大能力快速通道。長三角、珠三角、環(huán)渤海京津冀，以及其他城鎮(zhèn)密集地區(qū)，城際軌道交通骨干架基本形成。
[0003]隨著列車運(yùn)營速度、軸重、路網(wǎng)密度和行車密度的提高，加劇了鐵路運(yùn)輸對環(huán)境的污染?，F(xiàn)代鐵路運(yùn)輸對環(huán)境的污染主要表現(xiàn)為鐵路噪聲，為此在通過人口密集區(qū)，高鐵兩側(cè)要建立聲屏障來阻隔噪聲的傳播。當(dāng)高速列車通過聲屏障時，由于巨大的脈動氣壓力的產(chǎn)生，引起聲屏障劇烈的動力響應(yīng)，甚至導(dǎo)致聲屏障H鋼卡槽松動。2003年德國科隆至法蘭克福段的高鐵聲屏障結(jié)構(gòu)就在列車脈動風(fēng)壓力的作用下全線破壞，直接造成三千萬歐元的經(jīng)濟(jì)損失。目前檢測H鋼卡槽松動的方法主要等待高鐵停止運(yùn)營的晚間，依靠人工檢查，這不僅效率低下而且可靠性得不到保障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，通過檢測H鋼卡槽中鋁板振動的最大幅值對應(yīng)的相位差值是否超過預(yù)先設(shè)定的報警相位差閾值，能夠?qū)崟r監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽是否松動，可實(shí)現(xiàn)自動報警且成本低。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0006]根據(jù)本發(fā)明提出的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一、將光纖敷設(shè)在高鐵聲屏障上，采用光源模塊發(fā)出直流光，該直流光經(jīng)過預(yù)處理后產(chǎn)生窄線寬的激光脈沖信號，該激光脈沖信號注入光纖，在光纖中產(chǎn)生瑞利后向散射光信號；
[0008]步驟二、將瑞利后向散射光信號與本振光信號進(jìn)行拍頻后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換輸出電信號，將該電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
[0009]步驟三、當(dāng)高鐵聲屏障中H鋼卡槽未發(fā)生松動，將步驟二所得的數(shù)字信號采用正交解調(diào)方法獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的標(biāo)準(zhǔn)相位約(O;
[0010]步驟四、當(dāng)火車經(jīng)過高鐵聲屏障時，將步驟二所得的數(shù)字信號采用正交解調(diào)方法獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位Ψι (f );
[0011]步驟五、根據(jù)φ，_{?)-φ、{--φ (t)，獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位差Δρ⑴；
[0012]步驟六、當(dāng)步驟五中的相位差Δρ⑴超過預(yù)先設(shè)定的報警閾值時，高鐵聲屏障中H鋼卡槽則發(fā)生松動，則進(jìn)行報警。
[0013]作為本發(fā)明的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法的進(jìn)一步優(yōu)化的方案，所述步驟六中預(yù)先設(shè)定的報警閾值是通過以下步驟計算獲得；
[0014]Α、對高鐵聲屏障中的鋁板施加壓力，直至鋁板達(dá)到脫離H鋼卡槽的最大距離d，將步驟二所得的數(shù)字信號采用正交解調(diào)方法獲得該最大距離d下高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位φ:Μ、;
[0015]B、根據(jù)ρ3(0?々)= Δρ (O，獲得報警閾值Δρ (?)。
[0016]作為本發(fā)明的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法的進(jìn)一步優(yōu)化的方案，所述步驟一中窄線寬的激光脈沖信號的波長為1550nm。
[0017]作為本發(fā)明的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法的進(jìn)一步優(yōu)化的方案，所述步驟一中的預(yù)處理包括脈沖調(diào)制、脈沖放大、濾波。
[0018]作為本發(fā)明的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法的進(jìn)一步優(yōu)化的方案，所述脈沖調(diào)制是由聲光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制的。
[0019]作為本發(fā)明的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法的進(jìn)一步優(yōu)化的方案，所述脈沖放大是由恒功率的摻鉺光纖放大器進(jìn)行放大的。
[0020]作為本發(fā)明的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法的進(jìn)一步優(yōu)化的方案，所述步驟三中獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的標(biāo)準(zhǔn)相位奶⑴，具體如下:
[0021]將步驟二所得數(shù)字信號經(jīng)處理分成兩路數(shù)字信號，這兩路數(shù)字信號分別乘以正弦信號sin Δ ω t、余弦信號cos Δ ω t后得到同相信號I1和正交信號Q1,根據(jù)
^(0 = arcian(^) + 2l<^, L = c X t/2，獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞

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利后向散射光信號的標(biāo)準(zhǔn)相位約(O;其中，Δω為直流光經(jīng)過光脈沖調(diào)制模塊引入的頻移量，t為時間變量，k為常數(shù)，L為光纖分布位置，c為光速。
[0022]作為本發(fā)明的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法的進(jìn)一步優(yōu)化的方案，所述步驟四中獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位識2(0，具體如下:
[0023]將步驟二所得數(shù)字信號經(jīng)處理分成兩路數(shù)字信號，這兩路數(shù)字信號分別乘以正弦信號sin Δ ω t、余弦信號cos Δ ω t后得到同相信號I2和正交信號Q2,根據(jù)
p2(i) = arcum(￥) + 2k/r，獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射

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光信號的相位外⑴。
[0024]作為本發(fā)明的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法的進(jìn)一步優(yōu)化的方案，獲得該最大距離d下高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位灼(O，具體如下:
[0025]將步驟二所得數(shù)字信號經(jīng)處理分成兩路數(shù)字信號，這兩路數(shù)字信號分別乘以正弦信號sin Δ ω t、余弦信號cos Δ ω t后得到同相信號I3和正交信號Q3,根據(jù)朽(i) = arcum(￥) + 2k;r，測量n次取平均值，獲得該最大距離d下高鐵聲屏障上沿光纖分

I'
布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位於⑴，η為大于等于2的整數(shù)。
[0026]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明利用彈光效應(yīng)檢測獲得瑞利后向散射光信號相位差判斷是否發(fā)生干涉，從而判斷H鋼卡槽是否松動，為高鐵聲屏障提供安全保障，成本低；本發(fā)明也可以作為聲屏障交付時，檢測聲屏障是否合格的一種方法；以及長期運(yùn)營時，實(shí)時檢測H鋼安全便于及時修理，為高鐵安全運(yùn)行提供重要保障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明裝置的示意圖。
[0028]圖2是聞鐵聲屏障結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0029]附圖標(biāo)記:1_Η鋼，2_招板,3-Η鋼卡槽。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0031]一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，包括以下步驟:
[0032]步驟一、將光纖敷設(shè)在高鐵聲屏障上，采用光源模塊發(fā)出直流光，該直流光經(jīng)過預(yù)處理后產(chǎn)生窄線寬的激光脈沖信號，該激光脈沖信號注入光纖，在光纖中產(chǎn)生瑞利后向散射光信號；
[0033]步驟二、將瑞利后向散射光信號與本振光信號進(jìn)行拍頻后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換輸出電信號，將該電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
[0034]步驟三、當(dāng)高鐵聲屏障中H鋼卡槽未發(fā)生松動，將步驟二所得的數(shù)字信號采用正交解調(diào)方法獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的標(biāo)準(zhǔn)相位仍具體如下:
[0035]將步驟二所得數(shù)字信號經(jīng)處理分成兩路數(shù)字信號，這兩路數(shù)字信號分別乘以正弦信號sin Δ ω t、余弦信號cos Δ ω t后得到同相信號I1和正交信號Q1,根據(jù)
φ^?) = arclan^-^=-) + 2 k ^、L = c X t/2,犾得聞鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位直對應(yīng)的瑞
Ii
利后向散射光信號的標(biāo)準(zhǔn)相位肩(O;其中，為直流光經(jīng)過光脈沖調(diào)制模塊引入的頻移量，t為時間變量，k為常數(shù)，L為光纖分布位置，c為光速。
[0036]步驟四、當(dāng)火車經(jīng)過高鐵聲屏障時，將步驟二所得的數(shù)字信號采用正交解調(diào)方法獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位A(乃；具體如下:
[0037]將步驟二所得數(shù)字信號經(jīng)處理分成兩路數(shù)字信號，這兩路數(shù)字信號分別乘以正弦信號sin Δ ω t、余弦信號cos Δ ω t后得到同相信號I2和正交信號Q2,根據(jù)
ψτ(0~ arctan(^~) + 2k;r，獲得聞鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射

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光信號的相位於(O。
[0038]步驟五、根據(jù)的⑴-奶⑴=Δρ (7)，獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位差△爐⑴；
[0039]步驟六、當(dāng)步驟五中的相位差Δρ (O超過預(yù)先設(shè)定的報警閾值時，高鐵聲屏障中H鋼卡槽則發(fā)生松動，則進(jìn)行報警。
[0040]所述步驟六中預(yù)先設(shè)定的報警閾值為H鋼卡槽松動所導(dǎo)致鋁板2發(fā)生振動的最大振動幅值對應(yīng)的相位與火車未通過的相位的差值。對于按照國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的聲屏障，通過力學(xué)實(shí)驗可以獲得H鋼卡槽能夠承受的鋁板2最大振動幅值。在該最大振動幅值條件下可以進(jìn)一步通過后向瑞利后向散射光信號得到其所對應(yīng)的相位差。力學(xué)實(shí)驗具體如下，先測量未發(fā)生振動的瑞利后向散射光信號的相位作為本底相位，再對聲屏障中招板2上施加壓力，直至鋁板2達(dá)到脫離H鋼卡槽的最大距離d，通過多次測量得到該最大距離d對應(yīng)的相位值，兩者相位差即為報警閾值。
[0041]所述步驟六中預(yù)先設(shè)定的報警閾值是通過以下步驟計算獲得；
[0042]A、對高鐵聲屏障中的鋁板施加壓力，直至鋁板達(dá)到脫離H鋼卡槽的最大距離d，將步驟二所得的數(shù)字信號采用正交解調(diào)方法獲得該最大距離d下高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位外⑴；具體如下:
[0043]將步驟二所得數(shù)字信號經(jīng)處理分成兩路數(shù)字信號，這兩路數(shù)字信號分別乘以正弦信號sin Δ ω t、余弦信號cos Δ ω t后得到同相信號I3和正交信號Q3,根據(jù)
ΨΜ) = arctan(^) + 2k;r,測量η次取平均值，獲得該最大距離d下高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位奶(O，η為大于等于2的整數(shù)。
[0044]B、根據(jù)沾⑴-妁⑴=(O，獲得報警閾值Δρ' (O。
[0045]所述步驟一中窄線寬的激光脈沖信號的波長為1550nm。所述步驟一中的預(yù)處理包括脈沖調(diào)制、脈沖放大、濾波。所述脈沖調(diào)制是由聲光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制的。所述脈沖放大是由恒功率的摻鉺光纖放大器進(jìn)行放大的。
[0046]如圖1所示，本發(fā)明的示意圖。裝置包括光源模塊、第一耦合器、光脈沖調(diào)制模塊、光脈沖放大模塊、光濾波模塊、環(huán)形器、光纖、第二耦合器、光探測模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和信號處理模塊。光脈沖調(diào)制模塊為聲光調(diào)制器調(diào)，光脈沖放大模塊為恒功率的摻鉺光纖放大器，光探測模塊為雙平衡探測器。光源模塊為激光功率可調(diào)、發(fā)射波長為1550nm的窄線寬激光器，激光器發(fā)出連續(xù)光經(jīng)第一耦合器分成第一路連續(xù)光和第二路連續(xù)光，第一路連續(xù)光經(jīng)聲光調(diào)制器將光源模塊發(fā)射的直流光調(diào)制成一定脈沖寬度的激光脈沖信號，恒功率的摻鉺光纖放大器用于進(jìn)行功率放大，使探測光信號符合長距離探測要求，光濾波模塊用于將光源模塊、光脈沖調(diào)制模塊和光脈沖放大模塊所產(chǎn)生的ASE等噪聲進(jìn)行濾波后的光信號經(jīng)環(huán)形器注入被測光纖。第二路連續(xù)光入射至第二耦合器輸出為本振光信號，第二耦合器為3dB耦合器；瑞利后向散射光信號與本振光信號拍頻后由光探測模塊轉(zhuǎn)換成電信號后輸出，該電信號由數(shù)據(jù)采集模塊接收存儲；電信號經(jīng)信號處理模塊，利用正交解調(diào)方法獲得瑞利后向散射光信號的相位。
[0047]若發(fā)生瑞利散射光干涉，瑞利后向散射光信號可表示為:
[0048]EK(t)exp{j[(coL+A ω)?+Φκ(?)]}；
[0049]其中EK(t)為與時間相關(guān)的干涉振幅，Φκα)為與時間相關(guān)的干涉相位，為本振光頻率，Λ ω為通過光脈沖調(diào)制模塊中的聲光調(diào)制器引入的頻移量。
[0050]本振光信號可表示為:
[0051]El (t) exp {j [ ω Lt+ Φ L (t) ]}；
[0052]其中Elj(t)為與時間相關(guān)的本振光信號振幅，Odt)為與時間相關(guān)的本振光信號相位；
[0053]雙平衡探測器接收到的電流信號可以表示為:
[0054]
lit) = k EjiEj cos[Δ^ + φ{(diào)?)\ ；
[0055]其中k為常數(shù)系數(shù)，P⑴為
[0056]
滬⑴= Φ,(0 —ΦΛ,⑴；
[0057]將所得電信號分成兩路電信號，利用正交解調(diào)方法獲得瑞利后向散射光信號的相位，這兩路電信號分別乘以角頻率為Λω的正弦信號、余弦信號后得到同相信號I和正交信號Q，所得結(jié)果為:
[0058]
\l = k EnEl CO?,φ(?)
\θ = k EkΕ, sin φ(?)
[0059]瑞利后向散射光信號的相位為，可由以下公式得到:
[0060]
φ(!) = arctan(y-) + 2 k 疋；
[0061]相位差值正比于H鋼卡槽中鋁板2振動的最大幅值，當(dāng)H鋼卡槽中鋁板2振動的最大幅值對應(yīng)的相位差值超過預(yù)先設(shè)定的報警相位差閾值時則高鐵聲屏障中H鋼卡槽發(fā)生松動，進(jìn)行報警操作。
[0062]如圖2所示，是高鐵聲屏障結(jié)構(gòu)俯視圖。高鐵聲屏障包括H鋼1、鋁板2，H鋼卡槽3，當(dāng)火車通過H鋼卡槽3松動的高鐵聲屏障時，高鐵聲屏障中鋁板2在H鋼I之間發(fā)生振動，敷設(shè)在鋁板2上的光纖也隨著發(fā)生同頻率和同幅度振動，可以獲得鋁板2振動過程中最大振幅時瑞利后向散射光信號的相位。該振動處最大振動幅值對應(yīng)的相位與原始H鋼卡槽3未發(fā)生松動測得的標(biāo)準(zhǔn)瑞利后向散射光信號的相位差值越大，則表明該振動處的最大振動幅值越大。該相位差與最大振動幅值兩個參數(shù)的關(guān)系為正比。
[0063]在建立好的聲屏障系統(tǒng)進(jìn)行安全監(jiān)測時，可以利用一輛火車按照設(shè)計時速上限通過帶有聲屏障的鐵路沿線，對沿線產(chǎn)生巨大的脈動氣流，利用以上步驟方法，監(jiān)測敷設(shè)在聲屏障上的光纖中的瑞利后向散射光信號的相位差值是否達(dá)到閾值來判斷H鋼卡槽3是否發(fā)生松動，從而確保施工是否達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。
[0064]在長期運(yùn)營時，可以代替目前常用的檢測方法，利用晚間高鐵停運(yùn)期間，通過工人逐個檢測H鋼卡槽3螺絲是否松動。而利用以上步驟可以實(shí)現(xiàn)高鐵聲屏障全天候?qū)崟r檢測，一旦發(fā)生H鋼卡槽3可以精準(zhǔn)定位，大大減少人力，保障高鐵安全運(yùn)行。
[0065]本發(fā)明提出的目的是利用彈光效應(yīng)，當(dāng)高鐵聲屏障中H鋼I發(fā)生松動，火車通過時，巨大的脈動氣壓力會使聲屏障鋼板發(fā)生振動，敷設(shè)在高鐵聲屏障相應(yīng)位置的光纖的折射率將發(fā)生變化。通過平衡探測器接收到的曲線是交流信號，通過數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)將交流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入計算機(jī)中進(jìn)行處理，通過對相位變化判定是否發(fā)生干涉，將瑞利信號的相位變化值，與所設(shè)定的報警閾值比較，當(dāng)所比較的值超過報警閾值，進(jìn)行報警操作，從而達(dá)到監(jiān)測H鋼卡槽3是否松動的目的。通過相干探測和數(shù)字解調(diào)方法比直接探測方法速度更快，精度更高。這種方法可以作為聲屏障交付時，檢測H鋼卡槽是否合格的一種手段。以及長期運(yùn)營時，實(shí)時檢測H鋼安全及時修理，為高鐵安全運(yùn)行提供保障的重要手段。
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、將光纖敷設(shè)在高鐵聲屏障上，采用光源模塊發(fā)出直流光，該直流光經(jīng)過預(yù)處理后產(chǎn)生窄線寬的激光脈沖信號，該激光脈沖信號注入光纖，在光纖中產(chǎn)生瑞利后向散射光信號; 步驟二、將瑞利后向散射光信號與本振光信號進(jìn)行拍頻后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換輸出電信號，將該電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 步驟三、當(dāng)高鐵聲屏障中H鋼卡槽未發(fā)生松動，將步驟二所得的數(shù)字信號采用正交解調(diào)方法獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的標(biāo)準(zhǔn)相位奶(,)； 步驟四、當(dāng)火車經(jīng)過高鐵聲屏障時，將步驟二所得的數(shù)字信號采用正交解調(diào)方法獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位於⑴； 步驟五、根據(jù)於⑴-仍⑴=Δρ⑴，獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位差Δρ (O ; 步驟六、當(dāng)步驟五中的相位差Δρ⑴超過預(yù)先設(shè)定的報警閾值時，高鐵聲屏障中H鋼卡槽則發(fā)生松動，則進(jìn)行報警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，其特征在于，所述步驟六中預(yù)先設(shè)定的報警閾值是通過以下步驟計算獲得； Α、對高鐵聲屏障中的鋁板施加壓力，直至鋁板達(dá)到脫離H鋼卡槽的最大距離d，將步驟二所得的數(shù)字信號采用正交解調(diào)方法獲得該最大距離d下高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位Ψ'Μ、' B、根據(jù)灼(0-?MO = Δρ (O，獲得報警閾值Δρ (t)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，其特征在于，所述步驟一中窄線寬的激光脈沖信號的波長為1550nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，其特征在于，所述步驟一中的預(yù)處理包括脈沖調(diào)制、脈沖放大、濾波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，其特征在于，所述脈沖調(diào)制是由聲光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，其特征在于，所述脈沖放大是由恒功率的摻鉺光纖放大器進(jìn)行放大的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，其特征在于，所述步驟三中獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的標(biāo)準(zhǔn)相位奶⑴，具體如下: 將步驟二所得數(shù)字信號經(jīng)處理分成兩路數(shù)字信號，這兩路數(shù)字信號分別乘以正弦信號sin Δ ω t、余弦信號cos Δ ω t后得到同相信號I1和正交信號Q1,根據(jù)^(0-arctan(^) + 2k,T、L = cX t/2，獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞
11利后向散射光信號的標(biāo)準(zhǔn)相位約(O;其中，為直流光經(jīng)過光脈沖調(diào)制模塊引入的頻移量，t為時間變量，k為常數(shù)，L為光纖分布位置，c為光速。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，其特征在于，所述步驟四中獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位灼⑴，具體如下: 將步驟二所得數(shù)字信號經(jīng)處理分成兩路數(shù)字信號，這兩路數(shù)字信號分別乘以正弦信號sin Δ ω t、余弦信號cos Δ ω t后得到同相信號I2和正交信號Q2,根據(jù)約⑴=arc t a η (‘) + 2 k ，獲得高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射

/ 'I光信號的相位的(O。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種監(jiān)測高鐵聲屏障中H鋼卡槽松動的方法，其特征在于，獲得該最大距離d下高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位扒⑴，具體如下: 將步驟二所得數(shù)字信號經(jīng)處理分成兩路數(shù)字信號，這兩路數(shù)字信號分別乘以正弦信號sin Δ ω t、余弦信號cos Δ ω t后得到同相信號I3和正交信號Q3,根據(jù)^(/)-arclan(^) + 2l^則量η次取平均值，獲得該最大距離d下高鐵聲屏障上沿光纖分布的每一位置對應(yīng)的瑞利后向散射光信號的相位巧(0，η為大于等于2的整數(shù)。
【文檔編號】B61L13/00GK104210512SQ201410476769
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】李密, 張旭蘋, 陳章, 宋躍江, 陳海生, 路元剛, 焦文祥 申請人:南京大學(xué)