23999

ساخت حسگر كرنش فيبر نوري توري براگ جهت پايش ريل در خطوط راه آهن

كارشناسي ارشد

فوتونيك

1400

1400/04/06

محمد واحدي- عبداله ملك زاده فرد خانقشلاقي

محمد سيد كاظمي

فيزيك

با پيشرفت هاي انجام شده در حوزه فيبرنوري و ساخت حسگر با استفاده از توري براگ فيبر نوري در سالهاي اخير و به دليل مزاياي اين نوع حسگرها ازجمله دقت در اندازه گيري، زمان پاسخ كوتاه، قابليت تسهيم و مصونيت در برابر تداخلات الكترومغناطيسي، جرقه و آتش سوزي استفاده از آنها در حال گسترش است. امروزه اين ادوات در بسياري از حوزه ها براي ارزيابي و پايش سلامت و وضعيت سازه ها مورد استفاده قرار مي گيرند. هدف اين پايان نامه، طراحي حسگر كرنش فيبر نوري براي اندازه گيري كرنش ريل در خطوط راه آهن مي باشد. در اين راستا، ابتدا يك مدل عددي سه بعدي از چرخ با پروفيل S1002 كه برروي ريل UIC60 قرار گرفته، در نرم افزار المان محدود آباكوس توسعه داده شد. مدل عددي، با استفاده از روابط تئوري و نتايج تجربي كرنش سنج الكتريكي نصب شده بر روي ريل براي نقاط مشخص صحت سنجي گرديد. در ادامه، با استفاده از حسگر كرنش فيبر نوري ساخته شده از دو توري براگ فيبر نوري، كرنش برروي ريل با همان شرايط مدلسازي بدست آمد. براساس نتايج بدست آمده مشخص گرديد حساسيت حسگر كرنش فيبر نوري 0.02735%/με مي باشد. نتايج شبيه سازي عددي و آزمايشات نشان مي دهد كه خطاي اين روش بسيار كم بوده با توجه به توانمندي و قابليت حسگر كرنش فيبر نوري براگ مي توان براي نظارت بر محل حركت و سرعت قطار، كنترل وضعيت مسير ريل از جهت وجود ترك، ارزيابي كيفيت چرخ هاي ناوگان از منظر صافي و اعوجاج و همچنين شناسايي اضافه بار در مهندسي راه آهن استفاده كرد.

1400/04/14

Design and Construction of Fiber Bragg Grating Strain Sensor for Railway Applications

1/1/1900 12:00:00 AM

With the advances in the field of fiber optics and sensor construction using fiber Bragg Gratings in recent years and due to the advantages of this type of sensors such as measurement accuracy, short response time, sparks and fire and EMI immunity, use of this type of sensors is expanding. Today, these devices are used in different areas to assess and monitor the health and condition of structures. The aim of this thesis is to design a fiber optic strain sensor to measure rail strain in railways. In this regard, first a three-dimensional numerical model of the wheel with profile S1002, which is located on the UIC60 rail, was developed in ABAQUS finite element software. Numerical model was validated using theoretical relationships and experimental results of electric strain gauges installed on rails at specific points. Next, using a fiber optic strain sensor made of two Fiber Bragg gratings, the strain on the rail was obtained with the same modeling conditions. Based on the obtained results, the sensitivity of the fiber optic strain sensor was obtained equal to 0.02735 %/με . The results of numerical simulations and experiments show that the error of this method is very low and due to the ability of fiber Bragg strain sensor, it is possible to monitor the train movement and speed, control the track path in terms of cracks, evaluate the quality of train wheels, and identify additional load in the railway lines.

توري براگ فيبر نوري , حسگر , ريل , آباكوس

Strain , Sensor , Fiber Bragg gratings , Rail , ABAQUS