【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电变量测量，具体涉及一种用于铁路系统中的交流电压采集装置。
技术介绍
1、在铁路信号系统中，轨道电路扮演着非常重要的角色。轨道电路用于检测一段钢轨线路是否被列车占用，从而确保列车运行的安全性。
2、轨道电路一般由发送设备、钢轨线路和接收设备组成，其中，发送设备会向钢轨线路中发送电流或电压信号，而接收设备则负责检测钢轨线路上的电流或电压变化，以判断是否有列车经过或占用该段钢轨线路。当一段钢轨线路被列车占用时，轨道电路会检测到电流或电压的变化，并将该信息传送给铁路信号系统的控制中心。控制中心根据接收到的信息，采取相应的措施，如改变信号灯状态、调整列车行驶速度等，以确保后续列车能够安全地行驶。
3、若轨道电路发生故障，轻则导致列车晚点，重则导致后续列车进入已经有列车占用的钢轨线路，造成极其严重的后果，因此，轨道电路为安全苛求系统。
4、近年来，信号专业维护者为实时掌握轨道电路的工作状态，将轨道电路故障消灭于萌芽状态，列装了轨道电路监测系统（以下简称“监测系统”），从而对轨道电路设备的工作电压、电流等参数进行在线实时监测，并严格要求监测系统故障不能对轨道电路的正常工作产生影响。交流电流的采集可以采用穿心式电流互感器进行安全采集，但是，交流电压的安全采集成为一个技术难点。
5、目前，交流电压的安全采集方法主要有以下两种：
6、一、高阻隔离加保险的方法
7、请参阅图1，高阻隔离加保险的方法中电路主要由保险丝fuse、电阻r1、电流型电压互感器b、运算放大器am
8、被采集电压vi在电阻r1和电流型电压互感器b的初级线圈构成的串联电路上形成电流i1，电流i1的大小可通过调整电阻r1的阻值确定，电阻r1一般取值较大，保证采集电路的接入不会造成被测电压值降低。电流型电压互感器b的次级输出电流i2与初级输入电流i1相等，初级与次级之间隔离电压一般为1000vac到2000vac之间。放大器amp和电阻r2组成放大电路，其输出电压vo等于i2乘以r2。
9、保险丝fuse的作用是采集电路发生短路故障时，当电流大于保险的熔断电流时断开输入回路，让采集电路对外呈现断路状态。
10、二、非接触式采集方法
11、非接触式采集方法的安装方式与穿心式电流互感器类似，一对电压线缆的其中一根穿过非接触电压测头，利用电容两个极板之间充放电原理检测出线缆上电压信号的强弱，再经过其另外配套的专用的变送器（内含算法软件）处理后输出电压信号。
12、现有技术中，第一种方法应用范围较广，但因其隔离电压仅有1000vac至2000vac，所以隔离效果差强人意，且需要获取采集电流i1，影响被测系统的性能，不能满足安全苛求系统对电压采集的要求；第二种方法的隔离效果比第一种方法好，但因其成本高，结构复杂，所以未被大量采用，且其需要在实际安装环境中标调，如果被测线缆与电压测头之间的相对位置发生变化，还需要重新标调，使用极为不便。
技术实现思路
1、为此，本申请提供一种用于铁路系统中的交流电压采集装置，以解决现有技术存在的交流电压采集方法隔离效果差、安全性差、成本高以及使用不便的问题。
2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
3、一种用于铁路系统中的交流电压采集装置，包括电压信号取样模块、电极、参考电位模块和信号处理模块；所述电极为两面敷设铜箔的印制电路板；
4、所述电压信号取样模块的采集端通过所述电极采集交流电压，并将采集的交流电压传输至所述信号处理模块；
5、所述信号处理模块用于根据采集的交流电压大小进行放大幅度切换；
6、所述参考电位模块用于为所述电压信号取样模块和所述信号处理模块提供参考电压。
7、可选地，所述电极设有两个。
8、可选地，所述电压信号取样模块包括第一采集端、第二采集端、第四电阻、第五电阻、第一电容和第十电容，所述第一采集端和所述第二采集端的采集端分别通过两个所述电极采集交流电压，并将采集的交流电压输出至所述信号处理模块，所述第一电容和所述第十电容串联后并联在所述第一采集端和所述第二采集端的采集端之间，所述第四电阻和所述第五电阻串联后并联在所述第一采集端和所述第二采集端的输出端之间；其中，所述第一电容和所述第十电容的中点接地，所述第四电阻和所述第五电阻的中点输入所述参考电位模块提供的参考电压。
9、可选地，所述第一采集端包括第二电容和第十一电阻，所述第二电容和所述第十一电阻串联后一端与所述电极电连接，另一端输出采集的交流电压。
10、可选地，所述第二采集端包括第三电容和第十电阻，所述第三电容和所述第十电阻串联后一端与另一个所述电极电连接，另一端输出采集的交流电压。
11、可选地，所述电压信号取样模块还包括第一静电保护管、第二静电保护管和第三静电保护管，所述第一静电保护管和所述第二静电保护管分别并联在所述第十电容和所述第一电容两端，所述第三静电保护管并联在所述第一采集端和所述第二采集端之间，其中，所述第一静电保护管和所述第二静电保护管的中点接地。
12、可选地，所述参考电位模块包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电容，所述第二电阻和所述第四电容并联后一端接地，另一端与所述第一电阻的一端和所述运算放大器的非反相输入端的连接点电连接，所述第一电阻的另一端用于输入正电压，所述运算放大器的反相输入端通过所述第三电阻与所述运算放大器的输出端电连接，所述运算放大器的输出端输出参考电位。
13、可选地，所述信号处理模块包括仪表放大器、模拟开关、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第九电容，所述第六电阻、所述第七电阻和所述第八电阻分别串联在所述模拟开关的第一引脚、第三引脚和第六引脚上，所述模拟开关的第一引脚和第三引脚的连接点与所述仪表放大器的第一引脚电连接，所述模拟开关的第四引脚与所述仪表放大器的第八引脚电连接，所述仪表放大器的第二引脚和第三引脚用于输入采集的交流电压，所述仪表放大器的第六引脚通过所述第九电阻输出电压信号，所述第九电容的一端与所述第九电阻的输出端电连接，所述第九电容的另一端接地。
14、相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：
15、本申请提供了一种用于铁路系统中的交流电压采集装置，包括电压信号取样模块、电极、参考电位模块和信号处理模块；其中，电极为两面敷设铜箔的印制电路板；电压信号取样模块的采集端通过电极采集交流电压，并将采集的交流电压传输至信号处理模块；信号处理模块用于根据采集的交流电压大小进行放大幅度切换；参考电位模块用于为电压信号取样模块和信号处理模块提供参考电压。本申请提供的一种用于铁路系统中的交流电压采集装置不仅安全性高，隔离效果好，抗干扰能力强，准确度高，使用便捷，而且对被测设备没有任何影响。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，包括电压信号取样模块、电极、参考电位模块和信号处理模块；所述电极为两面敷设铜箔的印制电路板；
2.根据权利要求1所述的用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，所述电极设有两个。
3.根据权利要求2所述的用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，所述电压信号取样模块包括第一采集端、第二采集端、第四电阻、第五电阻、第一电容和第十电容，所述第一采集端和所述第二采集端的采集端分别通过两个所述电极采集交流电压，并将采集的交流电压输出至所述信号处理模块，所述第一电容和所述第十电容串联后并联在所述第一采集端和所述第二采集端的采集端之间，所述第四电阻和所述第五电阻串联后并联在所述第一采集端和所述第二采集端的输出端之间；其中，所述第一电容和所述第十电容的中点接地，所述第四电阻和所述第五电阻的中点输入所述参考电位模块提供的参考电压。
4.根据权利要求3所述的用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，所述第一采集端包括第二电容和第十一电阻，所述第二电容和所述第十一电阻串联后一端与所述电极电连接，另一
5.根据权利要求3所述的用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，所述第二采集端包括第三电容和第十电阻，所述第三电容和所述第十电阻串联后一端与另一个所述电极电连接，另一端输出采集的交流电压。
6.根据权利要求3所述的用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，所述电压信号取样模块还包括第一静电保护管、第二静电保护管和第三静电保护管，所述第一静电保护管和所述第二静电保护管分别并联在所述第十电容和所述第一电容两端，所述第三静电保护管并联在所述第一采集端和所述第二采集端之间，其中，所述第一静电保护管和所述第二静电保护管的中点接地。
7.根据权利要求1所述的用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，所述参考电位模块包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电容，所述第二电阻和所述第四电容并联后一端接地，另一端与所述第一电阻的一端和所述运算放大器的非反相输入端的连接点电连接，所述第一电阻的另一端用于输入正电压，所述运算放大器的反相输入端通过所述第三电阻与所述运算放大器的输出端电连接，所述运算放大器的输出端输出参考电位。
8.根据权利要求1所述的用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，所述信号处理模块包括仪表放大器、模拟开关、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第九电容，所述第六电阻、所述第七电阻和所述第八电阻分别串联在所述模拟开关的第一引脚、第三引脚和第六引脚上，所述模拟开关的第一引脚和第三引脚的连接点与所述仪表放大器的第一引脚电连接，所述模拟开关的第四引脚与所述仪表放大器的第八引脚电连接，所述仪表放大器的第二引脚和第三引脚用于输入采集的交流电压，所述仪表放大器的第六引脚通过所述第九电阻输出电压信号，所述第九电容的一端与所述第九电阻的输出端电连接，所述第九电容的另一端接地。
...【技术特征摘要】
1.一种用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，包括电压信号取样模块、电极、参考电位模块和信号处理模块；所述电极为两面敷设铜箔的印制电路板；
2.根据权利要求1所述的用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，所述电极设有两个。
3.根据权利要求2所述的用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，所述电压信号取样模块包括第一采集端、第二采集端、第四电阻、第五电阻、第一电容和第十电容，所述第一采集端和所述第二采集端的采集端分别通过两个所述电极采集交流电压，并将采集的交流电压输出至所述信号处理模块，所述第一电容和所述第十电容串联后并联在所述第一采集端和所述第二采集端的采集端之间，所述第四电阻和所述第五电阻串联后并联在所述第一采集端和所述第二采集端的输出端之间；其中，所述第一电容和所述第十电容的中点接地，所述第四电阻和所述第五电阻的中点输入所述参考电位模块提供的参考电压。
4.根据权利要求3所述的用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，所述第一采集端包括第二电容和第十一电阻，所述第二电容和所述第十一电阻串联后一端与所述电极电连接，另一端输出采集的交流电压。
5.根据权利要求3所述的用于铁路系统中的交流电压采集装置，其特征在于，所述第二采集端包括第三电容和第十电阻，所述第三电容和所述第十电阻串联后一端与另一个所述电极电连接，另一端输出采集的交流电压。
6.根据权利要求3所述的用于铁路系统中的交流电压采集装...
【专利技术属性】
技术研发人员：任军，刘伟宁，张兆中，
申请(专利权)人：北京聚智达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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