虹科光纤加速度传感器系统在高速列车的应用

受电弓监测

相信我们都已经发现高铁给我们的出行带来的便捷。现代高速列车的时速可达300公里。在这样高的速度下，列车所有部件都要承受特殊负载，就必然会导致列车能量供应不稳定。本文主要分享应对这一挑战的解决方案。

1、高速列车面临的挑战

现代高速列车的最高速度可达 300 公里/小时。所有部件都要承受特殊负载——受电弓也是如此(如图 1)。受电弓是能源供应的核心，必须始终与架空线保持良好的接触。然而，由于强风，列车在高速行驶时经常会出现接触问题。受电弓开始振动，导致接触面(也在架空线上)高度磨损，并导致列车的能量供应不稳定。

2、构想

我们的想法是，开发一个测量系统，该系统可以检测发生的振动并调整气压，而不会从旅程开始就设置过高的接触压力。必须特别注意的是，由于存在高电压和高电流，所有的电子传感器都无法使用，这会妨碍可靠的数据采集。

3解决方案

我们选择了一个光纤测量系统，该系统可在不受恶劣电气环境的影响下，提供可靠的数据。传感器(图2)将安装在受电弓的左侧和右侧底部，并用特殊的电缆扎带固定。光缆沿着受电弓固定在车顶上(图1)，在那里它们与一个专门开发的坚固插头连接，并通向车厢内部。带有激光源和光电转换器的控制器安装在列车内部(图3)。

为了进一步处理，控制器单元提供与 100mV/g 加速度成比例的模拟信号。该信号将被反馈给受电弓的控制器，后者会相应地重新调整接触压力。可测量的最大加速度为 50g。该系统自 2015 年开始投入使用，并在恶劣的环境条件下进行了 100 次的验证。

4、工作原理

传感器的主要部分是一个 MEMS，它有一个反射面。入射光束通过棱镜被引导到反射镜上，使反射光束以尽可能高的强度耦合到返回光纤中。如果镜子因为来自外部的加速度而改变其水平位置，则反射光束的方向会略微移动，并且反射信号的强度会降低。这种降低与来自外部的加速度成正比。

图4：MEMS传感器的截面

图5：不同光强的反射光束

5、关键参数

信号输出成正比

加速度100mV/g pk-pk(峰峰值)

温度范围-40°C 至 200°C

防护等级IP67

传感器电缆PEEK/PTFE

光纤连接器E-2000 PC双工

传感器电缆长度6m(标准电缆，户外需定制)

玻璃纤维100/125/250 µm

隔离传感器 - 电子设备累计确诊

磁抗扰度100%

6、总结

虹科光纤加速度传感器系统为测量高压或危险环境中的振动和运动提供了一种创新的解决方案。100%全介电无源传感器，使不受 EMI、RFI、高压和磁场的影响。它们的机械设计非常坚固，可以在环境中可靠地提供数据，从而确保列车平稳安全地运行。

多轴光纤加速度传感器系统

广泛应用于传统传感器功能受限制的环境，例如：风力涡轮机叶片、电动列车受电弓、采矿、高压发电机、电动机和变压器等。

关于我们

虹科传感器技术

我们致力于更加精确简单的测量方案，与全球领先的高精度、高可靠性的传感器厂家进行技术合作，为客户提供全球先进的测量方案，包括激光测距、粘密度测量、光纤传感器、机电传感器等。通过提供各种不同的技术进行关键测量，消除了在恶劣严苛环境中对传感的限制，使客户能够得到最理想的结果。

原文标题：【虹科新品】HK-MR660多轴光纤加速度传感器：解决高速列车因速度带来的难题

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　　审核编辑：汤梓红