RS63214B1 - Fiber-optička senzorska jedinica, optički merni sistem, uređaj za brojanje osovina, postupak brojanja osovina - Google Patents

Description

Opis

Pozadina ovog pronalaska

[0001] Ovaj pronalazak se bavi fiber-optičkom senzorskom jedinicom za detektovanje mehaničke sile koja dejstvuje na šinu koja obuhvata: najmanje prvo senzorsko vlakno, prvi izduženi fiber-optički senzor naprezanja i drugi izduženi fiber-optički senzor naprezanja, pri čemu prvo senzorsko vlakno obuhvata prvi senzor naprezanja, pri čemu fiber-optički senzori naprezanja predstavljaju Bragove rešetke u vlaknu, pri čemu su ili obe Bragove rešetke u vlaknu upisane u jedno senzorsko vlakno ili je svaka Bragova rešetka u vlaknu upisana u odvojeno senzorsko vlakno.

[0002] Odgovarajuća fiber-optička senzorska jedinica je poznata iz [01].

[0003] U skorije vreme za senzore Bragove rešetke u vlaknu je prijavljeno da se koriste za merenja brojača osovina. Stariji konvencionalni brojač osovina koji koristi elektromagnetne senzore za detektovanje promene u magnetnoj permitivnosti zbog prirubnice točka koja prolazi pored senzorskog uređaja koji su skloni rasipnim poljima iz električnih pogonskih motora i takođe zahtevaju elektronske kutije prilično blizu senzora. Fiber-optički senzor koristi jednu ili više Bragovih rešetaka u vlaknu da bi se izmerilo naprezanje smicanja koje doživljava pruga kada točak voza prelazi preko nje. Izmereno naprezanje može zatim da se koristi za detektovanje prolaza točka, njegove brzine prolaza, smera putovanja i opterećenja na točku. Primarna upotreba senzora je da se odredi da li je blok koloseka zauzet brojanjem broja točkova koji prolaze pored položaja senzora. Upotreba senzora Bragove rešetke u vlaknu omogućava da se mnogo manji i robusniji senzor postavi na kolosek i da oprema za obradu bude locirana na udaljenosti od nekoliko kilometara. Ovo u velikoj meri smanjuje troškove instalacije i održavanja signalnog sistema.

otkriva merni sistem šine za merenje mehaničke sile koja dejstvuje na šinu pomoću fiber-optičkih senzora upotrebom dve pojedinačne Bragove rešetke u vlaknu. Jedna od Bragovih rešetki u vlaknu pričvršćena za šinu pod uglom od 45° u odnosu na neutralno vlakno, drugu pod uglom od -45° u odnosu na neutralno vlakno pri čemu su Bragove rešetke u vlaknu međusobno razmaknute u pravcu šine. Nedostatak rasporeda poznatog iz [02] je što osetljivost nije dovoljna da pouzdano detektuje svaku osovinu, tako da bezbednostni nivo (SIL4) potreban za vozove nije garantovan, pošto signali koji nastaju kao rezultat merenja napona smicanja nisu pogodni za procenu praga. otkriva fiber-optičku senzorsku jedinicu za brojanje osovina koja obuhvata par FBG senzora montiranih na ploči pod 45° i međusobno paralelnih. FBG senzori su odvojeni jedan od drugog duž pravca šine. Signali iz dva vlakna se oduzimaju da bi se dobio impuls detekcije za svaki točak. Ovaj koncept podrazumeva i zahteva da savijanje, kompresiju i vibracije koje doživljava šina usled prolaza prethodnih i sledećih točkova voza su dosledne celom dužinom fiber-optičke senzorske jedinice. Oduzimanje signala od dva vlakna bi trebalo da dovede do impulsa detekcije, koji se javlja čisto usled promene u naprezanju smicanja kako točak prolazi (videti Fig.1 u nastavku). Ispitivanja senzora su pokazala da ključna pretpostavka nije u potpunosti tačna i da ta dva vlakna prolaze kroz različita neželjena naprezanja, koja se ne poništavaju, što dovodi do izobličenih impulsa detekcije i visokog nivoa pozadinske buke. Fiber-optička senzorska jedinica poznata iz [01] proizvodi nepouzdana brojanja kada prolaze brzi vozovi pod raznim teretom. Ovo naročito predstavlja problem kada se broje osovine teretnih vozova budući da opterećenje na šine značajno varira usled velike razlike u masi između opterećenog i neopterećenog vagona. Smetnje koje dejstvuju na šinu su veće po jačini od signala koji se meri (naponi smicanja). Kao rezultat, ose se ne broje tačno ili se ne broje uopšte, što mora da se izbegne po svaku cenu.

[0004] Predlaže postavljanje u dualnom X stilu na Fig. E u kontekstu rasporeda mosta sa 4 senzora. otkriva pogonsko vratilo za propelersku gondolu i senzor dizajniran kao fiber-optički kabl sa senzorima Bragovih rešetki, koje određuju deformisanje vratila, meri pritisno/tenziono naprezanje koje leži na vratilu i određuje temperaturu vratila, tim redom.

otkriva unakrsni senzor Bragove rešetke u vlaknu koji se koristi da se nezavisno odredi naprezanje i varijacija temperature. FBG imaju istu Bragovu talasnu dužinu ali različite refleksije. Jedan od FBG je pozicioniran duž pravca ose dok je drugi FBG pozicioniran duž pravca koji je upravan na pravac ose. otkriva uređaj za detekciju optičkih vlakana sa čeličnom šinom kao elastomerom i sistem za detekciju prekomernog opterećenja i neuravnoteženog opterećenja pruge, koji rešava probleme uništavanja jačine čelične šine usled stila spajanja uređaja za detekciju sile naprezanja i čelične šine, a izlazna krivina lako može da varira usled varijacija spoljašnje sile i temperature ili operacija usled ljudskog faktora. Uređaj za detekciju optičkog vlakna obuhvata uređaj za detekciju sile naprezanja, pri čemu uređaj za detekciju sile naprezanja obuhvata element koji je osetljiv na optičko vlakno koji je fiksiran na neutralnoj osi čelične šine pomoću tačkastog zavarivanje mesta niske energije. otkriva fiber-optički senzor naprezanja za otkrivanje ravnog naprezanja u najmanje jednom smeru, kao i pakovanje senzora i povezane sisteme. Senzor naprezanja obuhvata optičko vlakno uključujući najmanje jednu Bragovu rešetku koja reaguje na mehanički izazvano naprezanje, pri čemu je naprezanje koje reaguje na Bragovu rešetku(e) vezano za polimerni film sa definisanim pravcem na filmu u odnosu na jednu Bragovu rešetku koja je pozicionirana u linearnom delu pomenute petlje. otkriva uređaj senzora radijusa savijanja strukturnog elementa koji obuhvata tri senzora naprezanja Bragove rešetke u vlaknu obezbeđena unutar tri optička vlakna. Optička vlakna i FBG su ugrađeni unutar člana nosača delimično cilindričnog oblika. Vlakna su obezbeđena na tri razmaknute lokacije duž člana oblikovanog u nosač tako da će, tokom upotrebe, ta tri odgovarajuća FBG senzora naprezanja biti locirana na tri različita ugaona položaja po obodu strukturnog člana (cevi).

otkriva senzor momenta sile za merenje najmanje jedne sile i/ili momenta, koji obuhvata prvi deo, drugi deo i optičko vlakno raspoređene između njih, pri čemu optičko vlakno obuhvata u najmanje jednom delu komponentu za detektovanje deformacija i/ili naprezanja vlakna poprečno u odnosu na njegovu podužnu osu. Obezbeđeno je vlakno koje obuhvata najmanje jednu komponentu za detektovanje deformacija i/ili naprezanja vlakna poprečno u odnosu na podužnu osu vlakna i u koje se uvodi svetlost.

Predmet ovog pronalaska

[0005] Predmet ovog pronalaska je da obezbedi fiber-optički senzor, koji omogućava merenja povećane amplifikacije signala merenja i poboljšane sirove podatke.

Opis ovog pronalaska

[0006] Ovaj predmet je postignut fiber-optičkom senzorskom jedinicom prema zahtevu 1, optičkim mernim sistemom prema zahtevu 12, uređajem za brojanje osovina prema zahtevu 15 i postupkom brojanja osovina prema zahtevu 16.

[0007] Prema ovom pronalasku najmanje jedno senzorsko vlakno je pričvršćeno za senzorsku ploču, i prvi senzor naprezanja vlakna i drugi senzor naprezanja su raspoređeni u geometriji x-tipa ili v-tipa, pri čemu su prvi senzor naprezanja i drugi senzor naprezanja raspoređeni pod uglom od 60° do 120°, određenije od 90°, jedan u odnosu na drugi.

[0008] Detektovani optički signali generalno obuhvataju signal koji se detektuje (ciljani signal), npr. napon smicanja koji pravi točak voza koji prolazi i neželjene smetnje (signal interferencije), npr. usled savijanja i vibracija šina ili temperature.

[0009] Prema ovom pronalasku senzori naprezanja nisu međusobno na distanci, već su raspoređeni tako da se preklapaju (geometrija X tipa) ili da se ne preklapaju već da su u međusobnoj blizini (geometrija v tipa). Samim tim, kada su pričvršćeni za šinu, ta dva senzora naprezanja detektuju konkretnu smetnju koja dejstvuje na isti ili približno isti položaj šine. Ovo je naročito poželjno u slučaju smetnji, koje vremenom mogu da variraju, budući da je vreme između merenja od strane prvog senzora naprezanja I drugog senzora naprezanja svedeno na minimum.

[0010] Inventivni raspored omogućava detekciju signala poboljšanog kvaliteta signala. Ovo je naročito važno za upotrebu jedinice optičkog vlakna za detektovanje signala, koji su niski, koji mogu značajno da variraju, ili koji su prekriveni smetnjama slične ili veće jačine, što je npr. slučaj kod brojanja osovina unutar sistema šina.

[0011] Prema ovom pronalasku, senzori naprezanja su Bragove rešetke u vlaknu. Svaka Bragova rešetka u vlaknu ima Bragovu talasnu dužinu koja zavisi od mehaničkog naprezanja, koje dejstvuje na Bragovu rešetku u vlaknu. Ili su obe Bragove rešetke u vlaknu upisane u jedno senzorsko vlakno (tj. senzorsko vlakno obuhvata dva FBG-segmenta) ili je svaki od FBG upisan u odvojeno senzorsko vlakno (tj. svako vlakno obuhvata jedan FBG-segment).

[0012] Prema ovom pronalasku, senzorska ploča obuhvata prazninu (udubljenje), pri čemu najmanje jedno vlakno širi prazninu tako da su senzori naprezanja pozicionirani unutar praznine. Praznina u senzorskoj ploči omogućava da FBG budu pozicionirani slobodno (tj. bez kontakta sa senzorskom pločom). Senzori naprezanja, koji šire prazninu, su prekomerno opterećeni.

[0013] U izuzetno poželjnom načinu ostvarivanja, prvi senzor naprezanja i drugi senzor naprezanja su raspoređeni u geometriji x-tipa, a senzori naprezanja su na međusobnom rastojanju u pravcu upravnom na podužne produžetke senzora naprezanja, tj. senzori naprezanja su raspoređeni u geometriji x-tipa bez međusobnog dodirivanja (usled rastojanja između FBG u pravcu upravnom na podužne produžetke senzora naprezanja). Prvi senzor naprezanja i drugi senzor naprezanja se pružaju duž kosih linija. Ugao između dva senzora naprezanja predstavlja ugao projekcije duž zajedničkog viska dva senzora naprezanja. "geometrija x-tipa" znači, da projekcije senzora naprezanja duž preseka zajedničke linije viska (tj. senzori naprezanja se preklapaju u odnosu na podužni produžetak šine. Poželjno, geometrija xtipa ima dvostruku rotacionu simetriju, određenije 4-struku rotacionu simetriju, tj. centri oba senzora naprezanja su raspoređeni na zajedničkoj liniji viska.

[0014] Alternativno, senzori naprezanja mogu biti raspoređeni u geometriji v-tipa. U ovom slučaju, ta dva senzora naprezanja reaguju sa malim odlaganjem tj. obrađeni signal senzora postaje privremeno širi i po mogućstvu nekako niži u maksimalnoj amplitudi. Poprečne sile možda nisu tačno iste, tj. suzbijanje smetnji je nekako manje efikasno u poređenju sa X-geometrijom. Opet, geometrija v-tipa je lakša i jeftinija za proizvodnju, budući da senzori naprezanja mogu biti pozicionirani na istom nivou visine.

[0015] Senzorska ploča može da obuhvata najmanje jedan žleb u kojem je pričvršćeno najmanje jedno senzorsko vlakno. Obezbeđivanjem jednog ili dva žleba, vlakna mogu biti lako pozicionirana i fiksirana na senzorskoj ploči. Pored toga, tok vlakna može da se odredi žlebovima. Obezbeđivanjem najmanje jednog žleba na različitoj dubini, vlakna mogu biti pozicionirana na rastojanju dok se ukrštaju. Samim tim, u posebnom načinu ostvarivanja fiber-optičke senzorske jedinice žlebovi dovode do praznine unutar senzorske ploče iz različitih pravaca ali na različitim nivoima (tj. žlebovi imaju različitu dubinu), tako da se segmenti vlakna međusobno ukrštaju na različitim nivoima, čime se omogućava da se međusobno ukrštaju a da se ne dodiruju.

[0016] Poželjno, obezbeđena su dva žleba različite dubine. Alternativno, žleb za jedan senzor može biti na vrhu površine senzorske ploče sa žlebom za drugi senzor na donjem delu površine tako da se ne dodiruju. Vlakno za donji senzor može da dolazi sa gornjeg dela ploče kroz otvor u ploči do površine donjeg dela. Vlakno može biti pričvršćeno za mehanički pojačivač i preneti deformaciju od šine do senzora naprezanja. Mehanički pojačivač koji je deo/integrisan u senzorskoj ploči.

[0017] Najmanje jedan žleb može biti urezan. Poželjno, žlebovi su proizvedeni upotrebom postupka za urezivanje, pri čemu se za različite žlebove koriste različite dubine ureza. Postupak urezivanja savršeno priprema žlebove za postupak lepljenja zbog pričvršćivanja vlakna za senzorsku ploču. Dve različite dubine za urezivanje se poželjno postižu dvostrukim urezivanjem, ali bi takođe bilo poželjno da se ureže samo jednom sa različitim vremenom izlaganja za ta dva žleba.

[0018] Poželjno, prvi žleb i drugi žleb su deo iste senzorske ploče, pri čemu su ta dva žleba na različitim visinskim nivoima senzorske ploče. Ovo je naročito poželjno kada se koristi geometrija x-tipa, budući da vlakna mogu biti pozicionirana na rastojanju dok se ukrštaju. U slučaju geometrije tipa v, senzori mogu biti pozicionirani na istom nivou dubine. U ovom slučaju nije potrebna različita dubina žleba.

[0019] U posebnom načinu ostvarivanja, senzorsko vlakno obuhvata obe, prvu Bragovu rešetku u vlaknu kao i drugu Bragovu rešetku u vlaknu tj. obe FBG su upisane u isto senzorsko vlakno. Samo jedno senzorsko vlakno je potrebno za fiber-optičku senzorsku jedinicu, koja čini ovaj način ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice ekonomičnim i lakim za proizvodnju. Ovaj način ostvarivanja omogućava lako kompenzovanje temperature, budući da su radni opsezi, a samim tim i reflektovane talasne dužine, obe FBG pomerene na isti način kao u slučaju promene u temperaturi. Nisu potrebna sredstva mehaničke kompenzacije za kompenzaciju temperature.

[0020] Ovaj način ostvarivanja sa samo jednim senzorskim vlaknom zahteva FBG sa različitim Bragovim talasnim dužinama.

[0021] U alternativnom načinu ostvarivanja, fiber-optička senzorska jedinica obuhvata dva senzorska vlakna, pri čemu je svaka Bragova rešetka u vlaknu deo odvojenog senzorskog vlakna. Upotrebom različitih senzorskih vlakana, pri čemu svako od njih ima jednu FBG, mogu da se koriste FBG sa istom talasnom dužinom.

[0022] Poželjno, oba vlakna se montiraju na istu senzorsku ploču. U ovom slučaju, relativni raspored FBG je fiksiran, čime se omogućava lako montiranje senzorske jedinice vlakna.

[0023] Senzorska ploča može biti pričvršćena na osnovnu ploču za montiranje fiber-optičkog senzora na šinu, pri čemu osnovna ploča ima kontinuiranu donju ravan. Pošto senzorska ploča ima praznine u oblasti gde su FBG locirani, sama senzorska ploča ne može da se zalepi preko kontinuirane oblasti.

Obezbeđivanjem dodatne osnovne ploče, velika i kontinuirana oblast lepljenja može biti obezbeđena.

[0024] Da bi se obezbedila detekcija laganih opterećenja točkova, poželjno je da senzorska ploča uključuje mehanički pojačivač, koji prenosi i umnožava izmenu dužine od šine do Bragove rešetke u vlaknu. Odgovarajući pojačivač je opisan u [01]. Za razliku od [01] nije potrebna kompenzacija temperature sa geometrijom x-tipa ovog pronalaska.

[0025] Ovaj pronalazak se takođe bavi optičkim mernim sistemom za merenje napona smicanja šine, pri čemu taj sistem obuhvata: šinu sa podužnim produžetkom i neutralnu osu koja se pruža duž podužnog produžetka, fiber-optičku senzorsku jedinicu kao što je prethodno opisana za detektovanje optičkih signala u zavisnosti od naprezanja smicanja koje dejstvuje na šinu, pri čemu se fiber-optička senzorska jedinica montira na šinu tako da su Bragove rešetke u vlaknu orijentisane ukoso u odnosu na neutralnu osu, izvor svetlosti koji je podešen da spaja svetlost u senzorska vlakna fiber-optičke senzorske jedinice, i jedinicu za obradu signala za obradu signala koji detektuje fiber-optička senzorska jedinica.

[0026] U izuzetno poželjnom načinu ostvarivanja fiber-optička senzorska jedinica je montirana na šinu tako da su senzori naprezanja orijentisani pod uglom od 30° - 60° u odnosu na neutralnu osu, poželjno pod uglom od 45° u odnosu na neutralnu osu.

[0027] Izvori svetlosti spajaju svetlo u najmanje jedno senzorsko vlakno. Svetlost je vođena do prve i druge FBG, pri čemu svaka FBG ima spektar refleksije sa pikom refleksije, koji je na Bragovoj talasnoj dužini i ima punu širinu na polovini maksimuma. Svetlost koju reflektuju dve Bragove rešetke u vlaknu je detektovana i obrađena unutar jedinice za obradu signala, zbog čega se napon smicanja šine prima.

[0028] Prolazni točak voza stvara optički signal Bragovim rešetkama u vlaknu, što predstavlja promenu talasne dužine. Usled rasporeda x-tipa ili v-tipa dve Bragove rešetke u vlaknu talasna dužina koju reflektuje jedna od Bragovih rešetki u vlaknu u prvom slučaju opada tokom prilaženja točka, a reflektovana talasna dužina drugih Bragovih rešetki u vlaknu raste u isto vreme. Dalje, dok točak prolazi pored senzora i dok se od njega odmiče, reflektovana talasna dužina i Bragove rešetke u vlaknu se ponaša na suprotan način. Nasuprot tome, smetnje koje su u poprečnom pravcu od šine npr. uzrokovane sinusoidnim pomeranjem osovina voza ili uzrokovane temperaturom, menjaju talasnu dužinu obe Bragove rešetke u vlaknu u istom pravcu. Ovaj efekat omogućava naknadnu obradu signala kako bi se eliminisale ili najmanje suštinski smanjile signalne interferencije oduzimanjem oba detektovana signala (signal detektovan od strane prve Bragove rešetke u vlaknu i signala detektovanog od strane druge Bragove rešetke u vlaknu) nakon što su se promene talasne dužine promenile u promenu laganog intenziteta. Optički filteri poželjno vrše ovo pretvaranje.

[0029] Poželjno, fiber-optička senzorska jedinica je pričvršćena za šinu na mreži šina.

[0030] U posebnom načinu ostvarivanja, jedinica za obradu signala obuhvata granični filter sa silaznom i uzlaznom ivicom, a prva Bragova rešetka u vlaknu ima Bragovu talasnu dužinu na uzlaznoj ivici i druga Bragova rešetka u vlaknu ima Bragovu talasnu dužinu na silaznoj ivici graničnog filtera. Ovo je naročito korisno ako dve Bragove rešetke u vlaknu imaju različitu Bragovu talasnu dužinu. Početne talasne dužine (primenjuje se Bragova talasna dužina bez dodatnog opterećenja) Bragovih rešetaka u vlaknu i granični filter su izabrani tako da početne talasne dužine Bragove rešetke u vlaknu su na različitim ivicama graničnog filtera. Stoga, granični filter sa ivicima na Bragovim talasnim dužinama Bragovih rešetaka u vlaknu pretvara promenu talasne dužine reflektovane svetlosti u promenu intenziteta svetlosti. Ovo omogućava da se signali iz dva senzora oduzmu unutar mehanizma graničnog filtera, čime se otkazuju neželjene smetnje koje dovode do čistog merenja naprezanja smicanja u šini.

[0031] U izuzetno poželjnom načinu ostvarivanja, senzori naprezanja su raspoređeni simetrično na ravan koja obuhvata neutralnu osu šine tj. senzor ima savršenu geometriju x-tipa. Ravan simetrije senzora naprezanja x-tipa je upravna na ravan simetrije šine. Ovo obezbeđuje da oba senzora naprezanja imaju sile koje dejstvuju na isti segment šine, čime se optimizuje filtriranje smetnji od optičkih signala.

[0032] Simetrija geometrije x-tipa na horizontalnu neutralnu osu dovodi do toga da sile koje dejstvuju upravno od gornjeg dela do centra X ne proizvode signal. Ovo je slučaj sa svakom od dve FBG rešetke na tačno istom položaju (savršena geometrija x-tipa).

[0033] Takođe je poželjno da su senzori naprezanja raspoređeni simetrično na ravan upravnu na neutralnu osu šine. Geometrija na ravan upravna na neutralnu osu obezbeđuje da su uglovi ta dva senzora naprezanja na neutralnu osu jednaki po količini.

[0034] Ovaj pronalazak se takođe bavi uređajem za brojanje osovina koji obuhvata najmanje jedan izvor svetlosti i najmanje jednu jedinicu za brojanje, pri čemu svaka jedinica za brojanje obuhvata najmanje jednu fiber-optičku senzorsku jedinicu kao što je prethodno opisano koja je podešena za montiranje na šinu i jedinicu za obradu signala, pri čemu je izvor svetlosti podešen za spajanje svetlosti u senzorska vlakna fiber-optičke senzorske jedinice.

[0035] Ovaj pronalazak se dalje bavi postupkom brojanja osovina za železnička vozila, koji obuhvata sledeće faze postupka: spajanje, preko najmanje jednog senzorskog vlakna, svetlosti u prvi i drugi fiberoptički senzor naprezanja koji su Bragove rešetke u vlaknu fiber-optičke senzorske jedinice koji je pričvršćen za šinu, detektovanje svetlosti koju reflektuju prvi i drugi fiber-optički senzor naprezanja, kao rezultat iz kojeg se signal napona smicanja šine prima u svakom slučaju, pri čemu svaki fiber-optički senzor naprezanja ima spektar refleksije sa pikom refleksije koji je na Bragovoj talasnoj dužini i ima punu širinu na polovini maksimuma, generisanje signala razlike napona smicanja od dva primljena signala napona smicanja; i generisanje signala točka unutar jedinice za obradu signala ako signal razlike napona smicanja premašuje prethodno utvrđenu gornju ograničavajuću vrednost ili pada ispod prethodno utvrđene donje ograničavajuće vrednosti. Prema ovom pronalasku, fiber-optički senzori naprezanja su raspoređeni u geometriji x-tipa ili v-tipa, pri čemu su prvi senzor naprezanja i drugi senzor naprezanja raspoređeni pod uglom od 60° do 120°, određenije od 90°, međusobno, pri čemu su ili obe Bragove rešetke u vlaknu upisane u jedno senzorsko vlakno (10) ili je svaka Bragova rešetka u vlaknu upisana u odvojeno senzorsko vlakno (2, 3), pri čemu senzorska ploča obuhvata udubljenje (9, 9a, 9b), pri čemu najmanje jedno vlakno širi udubljenje (9, 9a, 9b) tako da su senzori naprezanja postavljeni slobodno unutar udubljenja (9, 9a, 9b) bez kontakta sa senzorskom pločom, i pri čemu puna širina na polovini maksimuma pika refleksija prvog fiber-optičkog senzora naprezanja i drugog fiber-optičkog senzora naprezanja odstupaju jedan od drugog za maksimalnih 200%.

[0036] Sa postupkom poznatim iz [1], pune širine na pola maksimuma prvog pika refleksije je mnogo puta veći od prvog pika refleksije od pune širine na polovini maksimuma drugog pika refleksije. Kada je šina opterećena, talasne dužine te dve FBG se pomeraju u istom pravcu, ali sa vremenskim odlaganjem, tako da ta se ta dva FBG signala privremeno preklapaju, što je podržano obezbeđivanjem različitih punih širina na polovini maksimuma. Ipak, ako je prvi pik refleksije oko 4 puta širi od predloženog trenutnog patenta, onda će snaga primljene svetlosti biti smanjena za maksimum od 1/5 prelazom točka. Signali interferencije, npr. uzrokovani laterlanim silama, utiču i na FBG signale i dodavanje.

Odnos signala i buke je samim tim veoma nepovoljan. Nizvodna procena omogućava prepoznavanje pravca, ali je takođe osetljiva na interferenciju. Budući da je široki impuls prvog pika refleksije takođe pomeren usled smetnji u talasnoj dužini, ovo je ipak približno 4 puta šire od uskog impulsa, smetnje deluju na njega sa faktorom 4!

[0037] Za razliku od postupka poznatog iz [1] inventivni postupak koristi FBG sa pikovima refleksije sa uporedivom punom širinom na polovini maksimuma. Inventivni raspored X skreće talasne dužine dve FBG u suprotnom smeru. Rastojanja između operativnih tački mogu biti izabrana tako da one "preuzimaju" jedna drugu kada točak prelazi preko njih. Obezbeđivanjem dva senzora naprezanja iste pune dužine na polovini maksimuma, primljena svetlost se smanjuje po intenzitetu u idealnom slučaju prelazom točka dva puta za polovinu. Puna širina na polovini maksimuma pikova refleksije je poželjno izabrana tako da se postiže prethodno utvrđeni opseg za opterećenja. Razlika između Bragovih talasnih dužina ta dva vlaksnasta senzora naprezanja je poželjno izabrana tako da se postiže prethodno utvrđena minimalna osetljivost.

[0038] Svaki točak proizvodi ili pozitivan impuls praćen negativnim impulsom ili alternativno negativni impuls nakon kojeg sledi pozitivan impuls u zavisnosti od smera voza. Konverzija promene talasne dužine u svetlosne intenzitete se dešava u OEC (optički čip), koja ograničava potrebnu optičku obradu signala do minimuma (jedna fotodioda) i takođe pojednostavljuje električnu procenu.

[0039] U poželjnoj varijanti ovog inventivnog postupka, senzorsko vlakno obuhvata i, prve i druge fiberoptičke senzore naprezanja, pri čemu su prvi i drugi fiber-optički senzor naprezanja su raspoređeni u nizu i sa različitim Bragovim talasnim dužinama. Signal razlike napona smicanja je generisan optički spektralnim preklapanjem pikova refleksije dva fiber-optička senzora naprezanja tokom prelaza iz neopterećenog stanja u opterećeno stanje.

[0040] U posebnoj varijanti, faze postupka a) do d) se izvode sa dodatnim fiber-optičkom senzorskom jedinicom, koja je pričvršćena za drugu šinu koloseka pri čemu su te dve fiber-optičke senzorske jedinice međusobno razdvojene u pravcu širine. Informacije o pravcu nisu uključene u ovaj signal. Da bi informacije o pravcu bile primljene, potrebna je dalja fiber-optička senzorska jedinica, koja se nalazi na udaljenosti od prve fiber-optičke senzorske jeidnice udaljena po podužnom smeru koloseka. U idealnom slučaju, ovo bi trebalo da se postavi malo pomaknuto na drugu šinu, jer to povećava stopu detekcije osovina u slučaju da točak osovine s jedne strane šine ne prenosi potrebne sile na šinu, npr. kroz ravno mesto.

[0041] Dalje prednosti ovog pronalaska mogu da se dobiju iz opisa i crteža. Gorepomenute karakteristike i one opisane u nastavku mogu da se koriste pojedinačno same za sebe ili u bilo kojoj njihovoj kombinaciji. Ovde prikazani i opisani načini ostvarivanja ne bi trebalo da se shvate kao sveobuhvatna lista, već pre kao primer karakteristike za opis ovog pronalaska.

Detaljan opis crteža

[0042]

Fig.1a prikazuje izgled odozgo prvog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice sa dva senzorska vlakna, pri čemu svako senzorsko vlakno obuhvata Bragovu rešetku u vlaknu (geometrija x-tipa).

Fig.1b prikazuje uvećani detalj oblasti B sa Fig.1a.

Fig.1c prikazuje izgled poprečnog preseka duž podužnog pravca prvog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice.

Fig.1d prikazuje uvećani detalj oblasti A sa Fig.1a.

Fig.1e prikazuje aksonometrijski izgled prvog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice.

Fig.2a prikazuje izgled odozgo drugog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice sa jednim senzorskim vlaknom, pri čemu senzorsko vlakno obuhvata dve Bragove rešetke u vlaknu različite Bragove talasne dužine (geometrija x-tipa).

Fig.2b prikazuje uvećani detalj oblasti B sa Fig.2a.

Fig.2c prikazuje izgled poprečnog preseka duž podužnog pravca drugog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice.

Fig.2d prikazuje uvećani detalj oblasti A sa Fig.2a.

Fig.2e prikazuje aksonometrijski izgled drugog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice.

Fig.3a prikazuje treći način ostvarivanja inventivnog fiber-optičkog senzora u obliku geometrije v tipa.

Fig.3b prikazuje uvećani detalj oblasti A sa Fig.3a.

Fig.4 prikazuje aksonometrijski izgled prvog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice montiran na šini.

Fig.5 prikazuje aksonometrijski izgled drugog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice montiran na šini.

Fig.6 prikazuje uređaj za brojanje osovina prema ovom pronalasku upotrebom drugog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice za izvođenje inventivnog postupka brojanja osovina; označeni su različiti položaji prolaznog točka.

Fig.7 prikazuje dijagrame, koji označavaju intenzitet svetlosti koju reflektuju Bragove rešetke u vlaknu uređaja za brojanje osovina prikazanog na Fig.6 u zavisnosti od talasne dužine, pri čemu svaki dijagram predstavlja intenzitet na različitom položaju točka označen na Fig.6.

Fig.8 prikazuje signal detektovan na fotodiodi uređaja za brojanje osovina prikazan na Fig.6 u zavisnosti od vremena tokom kojeg točak prolazi položaje naznačene na Fig.6

Fig.9 prikazuje dijagram, koji označava pomeranje talasne dužine u zavisnosti od položaja prolazne osovine u odnosu na fiber-optičku senzorsku jedinicu prema ovom pronalasku.

1

[0043] Fig.1a -d prikazuju različite izglede prvog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice 1a. Inventivna fiber-optička senzorska jedinica 1a prema prvom načinu ostvarivanja obuhvata prvo senzorsko vlakno 2 i drugo senzorsko vlakno 3, pri čemu prvo senzorsko vlakno 2 obuhvata prvu Bragovu rešetku u vlaknu (FBG) 4 i drugi FBG 5. Senzorska vlakna 2, 3 su pričvršćena za senzorsku ploču 6. Senzorska ploča 6 ima žlebove 7, 8 u kojima rade senzorska vlakna 2, 3. Senzorska ploča ima prazninu 9. Senzorska vlakna 2, 3 šire prazninu 9 tako da se FBG 4, 5 ukrštaju u oblasti B preseka. Oblast B preseka je prikazana detaljnije na Fig.1b. Izgled poprečnog preseka prikazan na Fig.1c i detaljan prikaz dela A prikazan na 1d prikazuje da ta dva senzorska vlakna 2, 3 rade na različitim nivoima visine kako bi se ukrstili bez dodirivanja. Aksonometrijski izgled prvog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice je prikazan na Fig.1e.

[0044] Drugi način ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice 1b je prikazan na Fig.2ad. Inventivna fiber-optička senzorska jedinica 1b prema drugom načinu ostvarivanja obuhvata samo jedno senzorsko vlakno 10, pri čemu to senzorsko vlakno 10 obuhvata prvi FBG 4 i drugi FBG 5. U ovom načinu ostvarivanja, FBG imaju različite Bragove talasne dužine λ1, λ2. Senzorsko vlakno 10 je pričvršćeno za senzorsku ploču 6. Senzorsko vlakno 10 radi u žlebu 11 senzorske ploče 6. Kao u prvom načinu ostvarivanja, senzorska ploča 6 ima prazninu 9. Senzorsko vlakno 10 širi prazninu 9 dva puta od različitih smerova tako da se FBG 4, 5 ukrštaju u oblasti B ukrštanja. Izgled poprečnog preseka prikazan na Fig.2c i detaljan prikaz preseka Fig.2d prikazuje da senzorsko vlakno 10 radi na različitim nivoima visine na različitim položajima senzorske ploče 6 kako bi se međusobno ukrstili u oblasti ukrštanja bez međusobnog dodirivanja. Aksonometrijski izgled drugog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice je prikazan na Fig.2e.

[0045] Oba načina ostvarivanja prikazuju geometriju ukrštenog tipa FBG, pri čemu su FBG jedan u odnosu na drugi raspoređeni pod uglom od 90°.

[0046] Treći način ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice 1c je prikazan na Fig.3. U trećem načinu ostvarivanja, FBG su raspoređeni u obliku V geometrije. Fig.3 prikazuje način ostvarivanja gde su obe FBG, 4, 5 upisane u istom senzorskom vlaknu 10. Bez obzira na to, FBG 4, 5 takođe mogu biti upisane u različita senzorska vlakna 2, 3 (nije prikazano). Senzorska vlakna 2, 3 su pričvršćena za senzorsku ploču 6. Senzorska ploča 6 ima žleb 11 u kojem rade senzorska vlakna 10. Senzorska ploča ima prazninu 9a, 9b. Senzorska vlakna 10 šire praznine 9a, 9b tako da FBG 4, 5 iz V u oblasti A ukrštanja. Oblast A ukrštanja je detaljnije prikazana na Fig.3b. Senzorsko vlakno 10 radi na nivou visine, čime se omogućava jednostavna konstrukcija fiber-optičke senzorske jedinice.

[0047] Fig.4 i 5 prikazuju aksonometrijske izglede prvog načina ostvarivanja i drugog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice 1a, 1b montirane na mreži 14 šine 15. Fiber-optička senzorska jedinica je pričvršćena za šinu tako da su FBG 4, 5 raspoređene simetrično u odnosu na neutralnu osu 16 šine 15 i simetrično na ravan koja je ortogonalna na neutralnu osu 16.

[0048] Inventivna fiber-optička senzorska jedinica 1a, 1b, 1c može da se koristi za brojanje osovina. Kao primer, Fig.6 prikazuje uređaj 17 za brojanje osovina prema ovom pronalasku pomoću prvog načina ostvarivanja inventivne fiber-optičke senzorske jedinice 1b. Uređaj 17 za brojanje osovina obuhvata izvor 18 svetlosti, i jedinicu 19 za brojanje , pri čemu jedinica 19 za brojanje obuhvata jedinicu 1b jedinicu 20 za obradu signala fiber-optičkog senzora za obradu svetlosti koja dolazi od fiber-optičke senzorske jedinice. Svetlost se spaja iz izvora 18 svetlosti u senzorsko vlakno 10 fiber-optičke senzorske jedinice 1b. Izvor 18 svetlosti može biti integrisan u jedinici 20 za obradu signala. Svetlost koju reflektuju FBG 4, 5 je detektovana fotodiodom 21 jedinice 20 za obradu signala. U zavisnosti od položaja a, b, c, d, e, f, g prolaznog točka 22 svetlost različite talasne dužine se reflektuje iz FBG. Fig.7 prikazuje dijagrame u kojima pikovi P1, P2 refleksije svetlosti koje reflektuju dva FBG 4, 5 mogu biti identični, pri čemu svaki dijagram predstavlja jedan od položaja a, b, c, d, e, f, g označen na Fig.6.

[0049] Na položaju a, točak 22 ne utiče na FBG 4, 5. FBG 4, 5 reflektuju svetlost na odgovarajućoj Bragovoj talasnoj dužini λ1, λ2 mirovanja, a pikovi P1, P2 refleksije mogu biti identifikovani na Bragovoj talasnoj dužini λ1, A2 mirovanja. Usled inventivnog X rasporeda FBG, talasne dužine reflektovane svetlosti se pomeraju u suprotnim smerovima čim je senzor podvrgnut opterećenju. Na položaju obe FBG reflektuju svetlost na istoj talasnoj dužini – pikovi refleksije se preklapaju. Rastojanja između operativnih tačaka (= Bragove talasne dužine u neopterećenom stanju) mogu da se izaberu tako da pikovi refleksije P1, P2 "preuzimaju" jedan drugog (položaj pika refleksije P1 se menja sa leve na desnu stranu dok se položaj pika refleksije P2 menja sa desna na levo, kao što je prikazano na dijagramu za položaj c) kada točak prolazi preko fiber-optičke senzorske jedinice. Kako točak prolazi na refleksiji pikovi P1, P2 se pomeraju jedan prema drugom ponovo (položaj d), vraćaju se u Bragovu talasnu dužinu mirovanja (položaj e) i prelaze do niže talasne dužine u slučaju pika refleksije P1 i veće talasne dužine u slučaju pika P2 refleksije (položaj f). Kako točak prestaje da utiče na FBG, pikovi refleksije se vraćaju u svoju Bragovu talasnu dužinu mirovanja (položaj g).

[0050] Signal detektovan fotodiodom 21 uređaja 17 za brojanje osovina u zavisnosti od vremena tokom kog točak 22 prolazi pored položaja a-g je prikazan na Fig.8. Dve FBG sa istom polovinom širine su predložene, tako da je detektovana svetlost smanjena po intenzitetu dva puta za polovinu (naime na položajima b i d). Tj. svaki prolazni točak proizvodi dva signalna impulsa. Molimo vas da imate u vidu da ova dva impulsa ne sadrže bilo kakve informacije o pravcu. Sa širinom FBG na opseg može da se utiče, sa rastojanjem talasnih dužina FBG, može da se utiče na osetljivost. Impulsi signala mogu da se procene bez optičkog čipa već direktno fotodiodom 21. Konverzija promene talasne dužine u svetlosne intenzitete se dešava u samoj fiber-optičkoj senzorskoj jedinici 1b, koja omogućava smanjenje obrade optičkog signala do minimuma (jedna fotodioda 21) i održava električnu procenu jednostavnom.

[0051] Kao što je prikazano na Fig.9, pikovi refleksije koje generišu dve FBG usled pokreta prolaznog točka u suprotnom smeru, dok se signali interferencije, npr. usled savijanja i vibracija šina ili temperature pomeraju u istom smeru u slučaju obe FBG. Razlog za ovo je sledeći: točak 22 kompresuje i savija šinu 15 kako prolazi ali što je još važnije, uzrokuje lokalizovano naprezanje smicanja u šini 15.

Naprezanje smicanja je rezultat protezanja segmenta šine u jednom smeru dok sažimanja je u ortogonalnom. Savijanje i vibracija uzrokovani prolaznim točkovima (smetnje koje uzrokuju signali interferencije) utiču na veliki segment šine koji dovodi do prethodnih ili naknadnih točkova koji utiču na naprezanja u šini dok se točak meri (gotovo nezavisan ako je položaj točka relativan u odnosu na fiberoptičku senzorsku jedinicu). Naprezanje smicanja, se ipak razlikuje u tome što je lokalizovano i što samo nastaje od točka iznad fiber-optičke senzorske jedinica.

[0052] Prema ovom pronalasku, par fiber-optičkih senzora naprezanja je pričvršćen za šinu na 45 stepeni i ortogonalno jedan u odnosu na drugi. U prikazanom načinu ostvarivanja, oba fiber-optička senzora naprezanja se nalaze u istom podužnom položaju šine, čime se obrazuje X-geometrija. Stoga će oni imati tačno ista vertikalna i horizontalna naprezanja ali suprotne komponente smicanja naprezanja koje su jednake po količini. Razlika između signala koje detektuju dve FBG je samim tim direktna mera naprezanja smicanja bez bilo kakvih izobličujućih naprezanja u šini. Odgovarajući dijagram je prikazana na slici. Ovaj pronalazak omogućava smanjenje veličine senzora i merenje direktno željenog naprezanja smicanja u šini bez potrebe za složenom naknadnom obradom.

Lista navedenih referenci

[0053]

EP 3069952 B1

DE 102014100653 B4

OMEGA: Positioning strain Gages to monitor bending, axial, shear, and torsional

loads https://www.omega.com/faq/pressure/pdf/positioning.pdf

DE 102008014644 A1

D2 US 2012/176597 A1

D3 US 2017/138805 A1

D4 WO 03/076887 A1

D5 US 2006/045408 A1

D6 US 2010/272384 A1

Lista referentnih znakova

[0054]

1a, 1b, 1c fiber-optičke senzorske jedinice

2, 3 senzorska vlakna sa upisanim FBG

4, 5 FBG

6 senzorska ploča

7, 8 žlebovi u senzorskoj ploči na različitim nivoima visine

9 praznina senzorske ploče

1

Claims (17)

10 senzorsko vlakno sa dva upisana FBG

11 žleb u senzorskoj ploči sa različitim nivoom visine

12, 13 žlebovi u senzorskoj ploči na istom nivou visine

14 mreža šine od šine

15 šina

16 neutralna osa šine

17 uređaj za brojanje osovina

18 izvor svetlosti

19 jedinica za brojanje

20 jedinica za obradu signala

21 fotodioda

22 točak

a-g položaji točka duž šine u odnosu na fiber-optičku senzorsku jedinicu

P1 pik svetlosti koju reflektuje prvi FBG

P2 pik svetlosti koji reflektuje drugi FBG

Patentni zahtevi

1. Fiber-optička senzorska jedinica (1a; 1b; 1c) za detektovanje mehaničke sile koja dejstvuje na šinu (15) koja obuhvata:

najmanje prvo senzorsko vlakno (2, 3; 10),

prvi izduženi fiber-optički senzor (4) naprezanja i drugi izduženi fiber-optički senzor (5) naprezanja, pri čemu prvo senzorsko vlakno (2; 10) obuhvata prvi senzor (4) naprezanja, pri čemu fiber-optički senzori (4, 5) naprezanja predstavljaju Bragove rešetke u vlaknu, pri čemu su ili obe Bragove rešetke u vlaknu upisane u jedno senzorsko vlakno (10) ili je svaka od Bragovih rešetki u vlaknu upisana u odvojeno senzorsko vlakno (2, 3),

naznačena time,

što je najmanje jedno senzorsko vlakno (2, 3; 10) pričvršćeno za senzorsku ploču (6), i

što su prvi fiber senzor (4) naprezanja i drugi senzor (5) naprezanja raspoređeni u geometriji x-tipa ili v-tipa, pri čemu su prvi senzor (4) naprezanja i drugi senzor (5) naprezanja raspoređeni pod uglom od 60° do 120°, određenije od 90°, jedan u odnosu na drugi, i

što senzorska ploča obuhvata udubljenje (9, 9a, 9b), pri čemu najmanje jedno vlakno širi udubljenje (9, 9a, 9b) tako da su senzori naprezanja postavljeni slobodno unutar udubljenja (9, 9a, 9b) bez kontakta sa senzorskom pločom.

2. Fiber-optička senzorska jedinica (1a; 1b) prema zahtevu 1,

naznačena time, što su prvi senzor (4) naprezanja i drugi senzor (5) naprezanja raspoređeni u geometriji x-tipa, i pri čemu su senzori (4, 5) naprezanja na međusobnom rastojanju u pravcu upravnom na podužne produžetke senzora (4, 5) naprezanja.

3. Fiber-optička senzorska jedinica (1a; 1b; 1c) prema jednom od prethodnih zahteva, naznačena time, što senzorska ploča (6) obuhvata najmanje jedan žleb (7, 8; 11) u kojem je pričvršćeno najmanje jedno senzorsko vlakno (2, 3; 10).

4. Fiber-optička senzorska jedinica (1a; 1b; 1c) prema zahtevu 3, naznačena time, što je najmanje jedan žleb (7, 8; 11) urezan.

5. Fiber-optička senzorska jedinica (1a; 1b) prema zahtevu 3 ili 4, naznačena time, što su prvi žleb (7, 8) i drugi žleb deo iste senzorske ploče, pri čemu su ta dva žleba (7, 8) na različitim visinskim nivoima senzorske ploče (6).

6. Fiber-optička senzorska jedinica (1b, 1c) prema bilo kom od zahteva 1 do 5, naznačena time, što senzorsko vlakno (10) obuhvata obe, prvu Bragovu rešetku (4) u vlaknu kao i drugu Bragovu rešetku (5) u vlaknu.

7. Fiber-optička senzorska jedinica (1a) prema bilo kom od zahteva 1 do 5, naznačena time, što fiberoptička senzorska jedinica obuhvata dva senzorska vlakna (2, 3), pri čemu svaka Bragova rešetka (4, 5) u vlaknu predstavlja deo odvojenog senzorskog vlakna (2, 3).

8. Fiber-optička senzorska jedinica prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačena time, što je senzorska ploča (6) pričvršćena za osnovnu ploču za montiranje fiber-optičkog senzora na šinu, pri čemu osnovna ploča ima kontinuiranu donju ravan.

9. Fiber-optička senzorska jedinica prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačena time, što senzorska ploča (6) uključuje mehanički pojačivač, koji prenosi i umnožava izmenu dužine od šine do Bragove rešetke u vlaknu.

10. Optički merni sistem za merenje napona smicanja šine (15), pri čemu taj sistem obuhvata:

šinu (15) sa podužnim produžetkom i neutralnom osom (16), koja se pruža duž podužnog produžetka,

1

fiber-optičku senzorsku jedinicu (1a; 1b; 1c) prema jednom od prethodnih zahteva za detektovanje optičkih signala u zavisnosti od naprezanja smicanja koje dejstvuje na šinu (15), pri čemu se fiber-optička senzorska jedinica (1a; 1b; 1c) montira na šinu (15) tako da su Bragove rešetke u vlaknu orijentisane ukoso u odnosu na neutralnu osu (16),

izvor (18) svetlosti koji je podešen da spaja svetlost u senzorska vlakna (2, 3; 10) fiber-optičke senzorske jedinice, i

jedinicu (20) za obradu signala za obradu signala koje detektuje fiber-optička senzorska jedinica (1a; 1b; 1c).

11. Optički merni sistem prema zahtevu 10, naznačen time, što jedinica (20) za obradu signala obuhvata granični filter sa silaznom i uzlaznom ivicom, a prva Bragova rešetka (4) u vlaknu ima Bragovu talasnu dužinu na uzlaznoj ivici, a druga Bragova rešetka (5) u vlaknu ima Bragovu talasnu dužinu na silaznoj ivici graničnog filtera.

12. Optički merni sistem prema zahtevu 10 do 11, naznačen time, što su senzori (4, 5) naprezanja raspoređeni simetrično u odnosu na ravan koja obuhvata neutralnu osu (16) šine (15).

13. Optički merni sistem prema bilo kom od zahteva 10 do 12, naznačen time, što su senzori (4, 5) naprezanja raspoređeni simetrično u odnosu na ravan upravnu na neutralnu osu (16) šine.

14. Uređaj za brojanje osovina koji obuhvata najmanje jedan izvor (18) svetlosti i najmanje jednu jedinicu (19) za brojanje, pri čemu svaka jedinica (19) za brojanje obuhvata najmanje jednu fiber-optičku senzorsku jedinicu (1a; 1b; 1c) prema bilo kom od zahteva 1 do 9, pri čemu je najmanje jedna fiberoptička senzorska jedinica (1a; 1b; 1c) podešena za montiranje na šinu (15), i jedinicu (20) za obradu signala, pri čemu je izvor (18) svetlosti podešen za spajanje svetlosti u senzorska vlakna (2, 3,; 10) fiberoptičke senzorske jedinice (1a; 1b; 1c).

15. Postupak brojanja osovina za železnička vozila, koji obuhvata sledeće faze postupka:

a) spajanje, preko najmanje jednog senzorskog vlakna (2, 3,; 10), svetlosti u prvi i drugi fiber-optički senzor (4, 5) naprezanja, pri čemu su Bragove rešetke u vlaknu od fiber-optičke senzorske jedinice (1a; 1b; 1c) koja je pričvršćena za šinu (15),

b) detektovanje svetlosti koju reflektuju prvi i drugi fiber-optički senzor (4, 5) naprezanja, kao rezultat iz kojeg se signal napona smicanja šine (15) prima u svakom slučaju, pri čemu svaki fiber-optički senzor (4, 5) naprezanja ima spektar refleksije sa pikom (P1, P2) refleksije koji je na Bragovoj talasnoj dužini λ1, λ2 i ima punu širinu na polovini maksimuma (FWHM),

c) generisanje signala razlike napona smicanja od dva primljena signala napona smicanja;

1

d) generisanje signala točka unutar jedinice za obradu signala ako signal razlike napona smicanja premašuje prethodno utvrđenu gornju ograničavajuću vrednost ili pada ispod prethodno utvrđene donje ograničavajuće vrednosti,

naznačen time, što

su fiber-optički senzori (4, 5) naprezanja koji se koriste raspoređeni u geometriji x-tipa ili v-tipa, pri čemu su prvi senzor (4) naprezanja i drugi senzor (5) naprezanja raspoređeni pod uglom od 60° do 120°, određenije od 90°, jedan u odnosu na drugi, pri čemu su ili obe Bragove rešetke u vlaknu upisane u jedno senzorsko vlakno (10) ili je svaka Bragova rešetka u vlaknu upisana u odvojeno senzorsko vlakno (2, 3), pri čemu senzorska ploča obuhvata udubljenje (9, 9a, 9b), pri čemu najmanje jedno vlakno širi udubljenje (9, 9a, 9b) tako da su senzori naprezanja postavljeni slobodno unutar udubljenja (9, 9a, 9b) bez kontakta sa senzorskom pločom, i

pri čemu puna širina na polovini maksimuma (FWHM) pika (P1, P2) refleksije prvih fiber-optičkih senzora (4) naprezanja i drugog fiber-optičkog senzora (5) naprezanja odstupaju jedan od drugog za maksimalnih 200%.

16. Postupak brojanja osovina prema zahtevu 15, naznačen time,

što senzorsko vlakno (10) koje se koristi obuhvata i, prve i druge fiber-optičke senzore (4, 5) naprezanja, pri čemu su prvi i drugi fiber-optički senzori (4, 5) naprezanja raspoređeni u nizu i sa različitim Bragovim talasnim dužinama (λ1, λ2), i

što je signal razlike napona smicanja generisan optički spektralnim preklapanjem pikova (P1, P2) refleksije ta dva fiber-optička senzora (4, 5) naprezanja tokom prelaza iz neopterećenog stanja u opterećeno stanje.

17. Postupak brojanja osovina prema zahtevu 15 ili 16, naznačen time, što se faze postupka a) do d) izvode sa dodatnom fiber-optičkom senzorskom jedinicom (1a; 1b; 1c) koja je pričvršćena za drugu šinu koloseka, pri čemu su te dve fiber-optičke senzorske jedinice međusobno razdvojene u pravcu šine.

1