31134

اندازه‌گيري وزن در حال حركت قطار با استفاده از حسگر توري براگ فيبر نوري

كارشناسي ارشد

فوتونيك- فوتونيك

1400

1403/1/26

محمد واحدي - شروان عطايي

/

فيزيك

توزين در حين حركت قطار يكي از راه‌هاي نظارت بر نحوه بهره‌برداري از زير‌ساخت مي‌باشد كه براي كنترل بار عبوري و جلوگيري از آسيب به سازه كاربرد دارد. استفاده از حسگرهاي توري براگ فيبري براي اندازه‌گيري وزن در حال حركت، به دليل دقت در اندازه‌گيري، زمان پاسخ كوتاه، مصونيت در برابر تداخلات الكترومغناطيسي و نظارت از راه دور بسيار موردتوجه قرار گرفته‌ است. هدف اين پايان‌نامه، توزين در حال حركت بار محوري قطار توسط حسگرهاي توري براگ فيبري براساس پايش طيف نوري است. در ابتدا دو حسگر با زاويه 45 درجه روي تار خنثي ريل به صورت متقارن نصب شد و به ازاي اعمال بار توسط يك جك هيدروليكي 20 تني به ريل، تغييرات طول‌موج‌هاي بازتابي از دو حسگر با استفاده از دستگاه آناليزگر طيف نوري مورد بررسي قرار گرفت. يك سيستم توزين در حال حركت بر اساس كرنش‌سنج هم بر روي ريل نصب بود تا اندازه‌گيري‌هاي هر دو سيستم توزين همزمان انجام شود. هم‌چنين از يك لودسل براي تعيين مقدار واقعي بار اعمالي استفاده شد. آزمايش هر دو سيستم در دو مكان متفاوت از ريل در فاصله بين حسگرهاي نصب شده به طور همزمان صورت گرفت. وزن محاسبه شده از سيستم‌هاي توزين با استفاده ازحسگرهاي توري براگ فيبري و كرنش‌سنج بر اساس وزن تعيين شده از لودسل مورد بررسي و تحليل قرار گرفت و مقايسه‌اي بين نتايج دو روش اندازه‌گيري انجام شد. از آنجا كه بار محوري را‌ه‌آهن 20 تن و به ازاي هر چرخ 10 تن مي‌باشد، وزن بار اعمالي محاسبه شده توسط دو سيستم تا حدود 10 تن اندازه‌گيري شد. نتايج هر دو روش اندازه‌گيري در هر دو مكان تقريبا يكسان بود به طوري كه سيستم توزين در حال حركت با استفاده از حسگر فيبر توري براگ، وزن تعيين شده با خطا 2/12 درصد و در سيستم توزين در حال حركت با استفاده از كرنش‌سنج با خطاي 4/10 درصد محاسبه كرد.

1403/06/09

Weighting in Motion Train Using Optical Fiber Bragg Grating Sensors

4/15/2025 12:00:00 AM

Weighing while the train is moving is one of the ways to monitor the way the infrastructure is used, which is used to monitoring load and prevent damage to the structure. Fiber Bragg grating sensors have been highly regarded due to their accuracy in measurement, short response time, immunity to electromagnetic interference and remote monitoring. The aim of this thesis is to measure the moving axle load of the train by fiber bragg grating sensors based on optical spectrum monitoring. At first, two sensors were installed at an angle of 45 degrees on the neutral wire of the rail, and then the changes in wavelength were analyzed using an optical spectrum analyzer for applying loads. At the same time, a moving weighing system based on a strain gauge was installed on the rail to perform measurements of both systems at the same time, and a load cell was also used to determine the actual value of the applied load. Both systems were tested in two different locations of the rail in the distance between two Bragg grating sensors. With the obtained information, the weight calculated from the Bragg fiber mesh sensors and the weighing system based on the strain gauge was examined based on the weight determined from the load cell. Then a comparison was made between the results of two methods of measuring weight while moving. Using the obtained results, the shear strain and as a result the applied load weight was measured by fiber Bragg mesh sensors up to 10 tons with an error of 130.1 grams.

توري براگ فيبري , توزين در حال حركت

Fiber Bragg Grating , weight in motion

Mohadese Shahdadi

Dr. Mohammad Vahedi - Dr. Shervan Ataei