道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统及其电涡流传感器技术方案

本实用新型专利技术揭示了一种道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统及其电涡流传感器，电涡流传感器包括电涡流探头、电涡流电路；电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块；电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变磁场，当交变磁场的有效范围内有金属导体移动，磁场会随金属移动变化而变化，将这一变化转换成电压或电流变化；振荡器模块负责产生振荡信号并输出到检波模块；检波模块将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号；温度补偿模块用以对温度进行补偿；输出缓冲级模块用以将上一级的直流电压信号放大输出。本实用新型专利技术可实时获取检查柱与检查块缺口之间的间隙变化。

【技术实现步骤摘要】
道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统及其电涡流传感器
本技术属于电子通讯
，涉及一种道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统，尤其涉及一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器。
技术介绍
铁路道岔转辙机的工作状态正常与否对保障铁路正常运行至关重要，未来大轴重列车的开行，运量的进一步增大，都会造成对道岔设备的冲击更加频繁，受震动强度加大、磨损增快、几何变化，铁路道岔转辙机工作状态监测的研宄十几年来从没有间断，目前国内外对转辙机工作状态进行监测的主要参数是转换阻力和表示杆缺口宽度，其中转换阻力是转辙机尖轨密贴程度的间接表现，表示杆缺口宽度是转辙机尖轨密贴程度的直接表现。 现有表示杆缺口宽度的监测方式均有其不足之处:如碰珠式传感器技术和弹簧位移传感器技术方式探测装置易损坏，光电编码器技术方式易受污染而降低准确度，反射式光纤位移传感器技术和霍尔位移传感器技术方式探头过大不便安装，摄像头技术方式没有量化检测结果需要人工判断表示杆缺口宽度。 同时，现有常用的监测方式是摄像头技术方式，它需要沿着铁轨布一条专门的通信线路，系统费用成本比较高，而且没有量化检测结果，需要人工判断表示杆缺口宽度，存在着较大的个人主观因素，不精确，误差大。 有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统，以克服现有系统的上述缺陷。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是:提供一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，可实时获取检查柱与检查块缺口之间的间隙变化，具有良好的实时性，并且把物理距离量化成电压值来测量，攻克电涡流国内外目前直径6毫米以下探头只能探测0?1毫米的限制。 此外，本技术还提供一种道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统，可实时获取检查柱与检查块缺口之间的间隙变化，具有良好的实时性，并且把物理距离量化成电压值来测量，攻克电涡流国内外目前直径6毫米以下探头只能探测0?1毫米的限制。 为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案: 一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，所述电涡流传感器包括:电涡流探头、电涡流电路，电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块； 所述电涡流探头与振荡器模块连接；振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块依次连接，或者振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块依次连接，温度补偿模块连接振荡器模块或检波模块或输出缓冲级模块； 所述电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场，当这一交变磁场的有效范围内有金属导体移动，磁场会随金属移动变化而变化，从而将这一变化转换成电压或电流变化并传递到监测系统的采集器模块； 所述电涡流探头采用绕在宽温铁氧体磁芯的线圈； 所述振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；振荡器模块米用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻町、第二电阻以、第三电阻…、第九电阻四、第十电阻尺10，第一电容01、第二电容02、第三电容03、第四电容04、第七电容07、第八电容⑶，放大三极管01，以及涡流线圈[1 ； 其中，第七电容07的第一端连接电源700，第二端接地；第八电容⑶的第一端通过第九电阻四连接电源700，第二端接地；第七电容07和第八电容⑶和第九电阻四对电源乂00进行滤波； 第一电阻町的第一端通过第九电阻四连接电源700，第二电阻以的第二端接地，第一电阻町的第二端、第二电阻以的第一端分别连接第十电阻町0的第一端，第十电阻尺10的第二端连接放大三极管的基极，为放大三极管提供偏置电压； 第二电容02、第三电容03、第四电容04、涡流线圈11组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈[1的第一端，第二电容02的第二端连接放大三极管的集电极；第三电容03的第一端连接涡流线圈11的第二端，第三电容03的第二端、第四电容04的第一端连接放大三极管的发射极，第四电容04的第二端接地； 放大三极管起放大振荡信号的作用；第三电阻…的第一端连接放大三极管的发射极，作为放大三极管的工作负载；第一电容为旁路电容，第一电容的第一端连接第十电阻[0的第一端，第一电容的第二端接地； 所述检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号，并输出到温度补偿模块； 检波模块主要包括第一二极管01、第二二极管02，第五电容⑶、第六电容⑶； 其中，第五电容⑶的第一端连接涡流线圈11的第二端，第五电容⑶的第二端连接第一二极管01的负极、第二二极管02的正极；第一二极管01的第二端接地，第二二极管02的负极连接第六电容⑶的第一端，第六电容⑶的第二端接地； 第一二极管01、第二二极管02是开关管，第五电容⑶起隔离直流作用，第六电容06起滤波作用； 所述温度补偿模块包括第四电阻财、第五电阻85、负温度系数的第六热敏电阻尺6、第^^一电阻811、第十二热敏电阻812、第十三电阻[3 ； 所述第四电阻财的第一端连接第二二极管02的负极、第六电容⑶的第一端，第四电阻财的第二端连接第五电阻85的第一端；第五电阻85的第二端连接第六热敏电阻尺6的第一端、第^ 电阻[1的第一端，第六热敏电阻册的第二端接地；第^|电阻尺11的第二端分部连接第十二热敏电阻町2的第一端、第十三电阻町3的第一端，第十二热敏电阻尺12的第二端、第十三电阻[3的第二端接地；通过该方案可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。 所述输出缓冲级模块包括运算放大器仍，第七电阻87、第八电阻狀、第十四电阻尺14、第十五电阻815，第九电容⑶、第十电容010 ； 其中，运算放大器口 1主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻旧、第八电阻狀是运算放大器VI的负反馈电路； 运算放大器仍的正极连接第四电阻财的第二端，运算放大器仍的负极连接第七电阻旧的第一端，第七电阻87的第二端接地；运算放大器仍的输出端连接第八电阻狀的第二端、第十四电阻[4的第一端，第八电阻狀的第一端连接运算放大器仍的负极、第七电阻旧的第一端；第十四电阻町4的第二端分别连接第九电容⑶的第一端、第十五电阻尺15的第一端、第十电容010的第一端，第九电容⑶的第二端、第十五电阻[5的第二端、第十电容010的第二端接地。 一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，所述电涡流传感器包括:电涡流探头、电涡流电路，所述电涡流探头与电涡流电路连接；电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块； 所述电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场； 所述振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；当接收到电涡流探头由于金属导体移动产生的磁场变化后，使输出的交流电压幅值产生相应的变化； 所述检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号； 所述温度补偿模块用以对由于温度变化对电涡流传感器或/和振荡器模块产生的影响进行补偿； 所述输出缓冲级模块用以将上一级的直流电压信号放大输出。 作为本技术的一种优选方案，所述振荡器模块主要包括第一电阻81、第二电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于，所述电涡流传感器包括：电涡流探头、电涡流电路，电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块；所述电涡流探头与振荡器模块连接；振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块依次连接，或者振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块依次连接，温度补偿模块连接振荡器模块或检波模块或输出缓冲级模块；所述电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场，当这一交变磁场的有效范围内有金属导体移动，磁场会随金属移动变化而变化，从而将这一变化转换成电压或电流变化并传递到监测系统的采集器模块；所述电涡流探头采用绕在宽温铁氧体磁芯的线圈；所述振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第九电阻R9、第十电阻R10，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第七电容C7、第八电容C8，放大三极管Q1，以及涡流线圈L1；其中，第七电容C7的第一端连接电源VDD，第二端接地；第八电容C8的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二端接地；第七电容C7和第八电容C8和第九电阻R9对电源VDD进行滤波；第一电阻R1的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接第十电阻R10的第一端，第十电阻R10的第二端连接放大三极管Q1的基极，为放大三极管Q1提供偏置电压；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈L1组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈L1的第一端，第二电容C2的第二端连接放大三极管Q1的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈L1的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Q1的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Q1起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Q1的发射极，作为放大三极管Q1的工作负载；第一电容C1为旁路电容，第一电容C1的第一端连接第十电阻R10的第一端，第一电容C1的第二端接地；所述检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号，并输出到温度补偿模块；检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2，第五电容C5、第六电容C6；其中，第五电容C5的第一端连接涡流线圈L1的第二端，第五电容C5的第二端连接第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管D1的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管D1、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用；所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6、第十一电阻R11、第十二热敏电阻R12、第十三电阻R13；所述第四电阻R4的第一端连接第二二极管D2的负极、第六电容C6的第一端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端、第十一电阻R11的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；第十一电阻R11的第二端分部连接第十二热敏电阻R12的第一端、第十三电阻R13的第一端，第十二热敏电阻R12的第二端、第十三电阻R13的第二端接地；所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十四电阻R14、第十五电阻R15，第九电容C9、第十电容C10；其中，运算放大器U1主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器U1的负反馈电路；运算放大器U1的正极连接第四电阻R4的第二端，运算放大器U1的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器U1的输出端连接第八电阻R8的第二端、第十四电阻R14的第一端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器U1的负极、第七电阻R7的第一端；第十四电阻R14的第二端分别连接第九电容C9的第一端、第十五电阻R15的第一端、第十电容C10的第一端，第九电容C9的第二端、第十五电阻R15的第二端、第十电容C10的第二端接地；所述温度补偿模块用以对由于温度变化对电涡流传感器或/和振荡器模块产生的影响进行补偿。...

【技术特征摘要】
1.一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于，所述电涡流传感器包括:电涡流探头、电涡流电路，电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块； 所述电涡流探头与振荡器模块连接；振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块依次连接，或者振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块依次连接，温度补偿模块连接振荡器模块或检波模块或输出缓冲级模块； 所述电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场，当这一交变磁场的有效范围内有金属导体移动，磁场会随金属移动变化而变化，从而将这一变化转换成电压或电流变化并传递到监测系统的采集器模块； 所述电涡流探头采用绕在宽温铁氧体磁芯的线圈； 所述振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第九电阻R9、第十电阻R10，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第七电容C7、第八电容C8，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ; 其中，第七电容C7的第一端连接电源VDD，第二端接地；第八电容C8的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二端接地；第七电容C7和第八电容C8和第九电阻R9对电源VDD进行滤波； 第一电阻Rl的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接第十电阻RlO的第一端，第十电阻RlO的第二端连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压； 第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地； 放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接第十电阻RlO的第一端，第一电容Cl的第二端接地； 所述检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号，并输出到温度补偿模块； 检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2，第五电容C5、第六电容C6 ； 其中，第五电容C5的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地； 第一二极管Dl、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用； 所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6、第i^一电阻R11、第十二热敏电阻R12、第十三电阻R13 ； 所述第四电阻R4的第一端连接第二二极管D2的负极、第六电容C6的第一端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端、第十一电阻Rll的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；第十一电阻Rll的第二端分部连接第十二热敏电阻R12的第一端、第十三电阻R13的第一端，第十二热敏电阻R12的第二端、第十三电阻R13的第二端接地； 所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十四电阻R14、第十五电阻R15，第九电容C9、第十电容ClO ； 其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路； 运算放大器Ul的正极连接第四电阻R4的第二端，运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端、第十四电阻R14的第一端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端；第十四电阻R14的第二端分别连接第九电容C9的第一端、第十五电阻R15的第一端、第十电容ClO的第一端，第九电容C9的第二端、第十五电阻R15的第二端、第十电容ClO的第二端接地； 所述温度补偿模块用以对由于温度变化对电涡流传感器或/和振荡器模块产生的影响进行补偿。2.—种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于，所述电涡流传感器包括:电涡流探头、电涡流电路，所述电涡流探头与电涡流电路连接；电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块； 所述电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场； 所述振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；当接收到电涡流探头由于金属导体移动产生的磁场变化后，使输出的交流电压幅值产生相应的变化； 所述检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号; 所述温度补偿模块用以对由于温度变化对电涡流传感器或/和振荡器模块产生的影响进行补偿； 所述输出缓冲级模块用以将上一级的直流电压信号放大输出。3.根据权利要求2所述的用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于: 所述振荡器模块主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第九电阻R9、第十电阻R10，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第七电容C7、第八电容C8，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ; 其中，第七电容C7的第一端连接电源VDD，第二端接地；第八电容C8的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二端接地；第七电容C7和第八电容C8和第九电阻R9对电源VDD进行滤波；第十电阻RlO增强电路稳定性作用； 第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接第十电阻RlO的第一端，第十电阻RlO的第二端连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压； 第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地； 放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载； 第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接第十电阻RlO的第一端，第一电容Cl的第二端接地； 所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2，第五电容C5、第六电容C6 ;其中，第五电容C5的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管D1、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用； 所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6、第十一电阻、第十二热敏电阻R12、第十三电阻R13 ;所述第四电阻R4的第一端连接第二二极管D2的负极、第六电容C6的第一端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端、第^ 电阻Rll的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；第十一电阻Rll的第二端分部连接第十二热敏电阻R12的第一端、第十三电阻R13的第一端，第十二热敏电阻R12的第二端、第十三电阻R13的第二端接地； 所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十四电阻R14、第十五电阻R15，第九电容C9、第十电容ClO ;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；运算放大器Ul的正极连接第四电阻R4的第二端，运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端、第十四电阻R14的第一端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端；第十四电阻R14的第二端分别连接第九电容C9的第一端、第十五电阻R15的第一端、第十电容ClO的第一端，第九电容C9的第二端、第十五电阻R15的第二端、第十电容ClO的第二端接地。4.根据权利要求2所述的用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于: 所述电涡流探头采用绕在宽温铁氧体磁芯的线圈； 所述振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块依次连接； 所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ;其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地； 所述检波模块主要包括第一二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长生，王予平，赵建明，吴旺生，陈志雄，魏涛，刘玉玲，
申请(专利权)人：中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司，赵建明，
类型：新型
国别省市：上海;31