铁道车辆高精度轴温探测器的研究与应用.pdfVIP

设 备与机具 铁道车辆 第48卷第1o期2010年10月 文章编号 ：1002—7602(2010)10—0029—05 铁道车辆高精度轴温探测器的研究与应用 雍 力 ，安晓波 ，张瑜峰 (哈尔滨铁路局 科学技术研 究所，黑龙江 哈尔滨 150006) 摘 要 ：介绍 了一种利用多级微分补偿法解决热敏元件温度 电压特性 随速度衰减 问题 的方法 ，实现 了速度动态补 偿 。通过增加元件温度传感器获取热敏元件温度 ，提高了热敏探头的输 出精度 。 关键词 ：货车 ；轴温探测器 ；红 外技 术 中图分类号 ：U270．7 文献标识码 ：B 红外线轴温探测系统是确保车辆运行安全的最重 大大影响了高速列车轴温探测的准确性。过去的做法 要也是最后的关 口，绝对不能漏预报一切 发生热切轴 是进行软件补偿 ，但单靠软件补偿无法提高高速下的 的隐患，也不能无故误报热切轴 ，影响运输安全 。为了 信噪 比。为了解决这一问题 ，采用了多级微分补偿法 。 有效解决这一难题 ，有关管理部门规定 ，车辆轴温探测 器要适应高速运输的要求 ，而且其动态测温误差应控 出 脚 制在 ±3℃以内(含 ±3℃)。笔者通过研究和实践 ， 找到了提高既有探测器适应速度范围和测温精度的方 法 ，有效解决了目前存在 的两大难题 ：(1)动态条件下 频率 的影响 ，即轴温探测器受热敏元件特性的影响 ，其输出 随着列车速度的提高而不断减小 ，在列车速度为 160 图 1 热敏元件速度响应特性 km／h时输出衰减近 5OVo；(2)静态条件下 的影响 ，即 探头静态测温的输出是 由元件的温度特性 曲线决定 多级微分补偿法就是对运算放大器的 3个级分别 的，而 目前 国内的热敏元件都没有提供元温输 出，造成 进行补偿，也就是使放大器成为较宽范 围的非线性放 轴温探测时因特性 曲线的选取 而出现较大的误差 ，进 大器，以更好地补偿热敏元件 的衰减。下面以放大 电 而影响到测量精度 。 路的第 2级补偿电路 (图2)为例进行分析说明。 l 动态精度分析及解决方法 1．1 动态速度特性的补偿 由于热敏元件本身的特性 (图 1)，随着列车速度 的增加 ，其输出逐渐衰减 。为 了降低列车速度变化对 输出的影响，保证探测器的精确度，需要进行补偿。以 前的探测器在第 1级对高频进行补偿 ，由于受电子器 图 2 第 2级补偿 电路 件特性的影响，单级补偿有 固定的补偿范围(补偿宽度 有限)，会 出现低频补偿完 中频特性与高频特性不好、 根据结点电流原理 ，得到微分方程组 ： 中频补偿完低频特性与高频特性不好、高频补偿完低 f 一 频特性与中频特性又不好的情况 ，就是说无法兼顾低 }}r1dUc1 U一Ucl 频、中频和高频特性 。所 以，单级补偿无论怎样调整， 一 — 一 其输 出与列车速度的关系仍然是非线性的，输出电压 式中：U。—— 输入电压 ，V； 随着列车速度的提高而减小 ，无法做到线性无衰减 ，也 U0—— 输 出电压 ，