[發明專利]機車光電轉速傳感器位移接收方法及信號采集裝置

有效

• 申請號: 201410205318.3
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103954788A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 任新鈞
• 申請（專利權）人: 湖南敏銳科技有限公司;株洲敏銳機車配件有限責任公司
• 主分類號: G01P3/36
• 分類號: G01P3/36
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及到一種信號傳遞方法及信號采集裝置，尤其是指一種鐵路機車轉速信號的傳遞方法及轉速信號的采集裝置，屬信息傳遞技術領域。

背景技術

機車的轉速是一個重要的運行參數，在機車運行中需要不停地對其進行觀察，傳統的機車轉速檢測都是通過一個傳感器從車軸處獲取一個電信號，然后再將這個電信號送到檢測系統中，最終通過轉速表反映出來。

目前主要用于機車輪軸轉速測試的光電轉速傳感器工作原理是：將特制的光柵片（徑向圓周均布楔型光柵的金屬圓片）同軸安裝在轉動體的端面，使其與轉動體同軸同頻轉動，通過切割槽型光斷續器（槽型光斷續器的發光器件和感光器件置于轉動的光柵片兩邊）的感光路線，從而使感光器件感受到斷續的光信號，經過光電轉換、電信號整形形成脈沖信號，其信號頻率與轉動體轉速成正比，后級可通過簡單的轉換和計算就可以得出轉動體的轉頻。

但要做到十分精確地測速，脈沖信號的占空比是最重要的技術指標，一般理論要求一個翻轉周期中高電平（或者低電平）占整個周期的50%；可是由于以下幾種原因導致很難達到理想狀況，致使所有傳感器的占空比分散性很大。

現在使用的光柵片上的開槽是楔形槽，在光柵片的徑向槽的寬度是不一樣的：

?1、（由圓心到圓邊越來越寬），必須使光線在光柵片上的照射軌跡盡量是一個規則的圓，因此，同心度要求很高，這樣才能保證光線所經過的光柵的孔和筋的寬度一致。光柵片安裝的位置和轉動體的同軸度稍微有偏差，就會影響光斷續器的光照軌跡，導致占空比發生變化，從而產生信號左右搖動，影響信號質量。

2、業界全部使用調整發光二極管的電流方式來得到占空比50%左右。因此，發光管受溫度作用嚴重影響發光效率導致占空比變化。（例如；夏季機車左右半部受日照影響溫差可達數十度。）

3、光柵碼盤的加工本身就有一定的加工誤差，導致所取樣的信號與輸出信號不可能一致所以能出現超出最小占空比為45%大52%出這個范圍，在機車微機系統的F/V電路取樣比較會誤判斷為空轉，導致機車自動撒沙降低牽引電流來排除空轉，而實際上并沒有產生真空轉，這是一種假空轉對機車安全運行構成很大威脅（例如；機車正在全力爬大坡道時如果假空轉頻繁發生導致連續降速最終機車爬不上大坡而產生坡停事故）而光柵碼盤無論是激光切割還是化學腐蝕都很難做到加工精度誤差小于0.01mm,通過計算可知例如一個直徑52mm的碼盤在圓周45mm的園分度線等分200個孔與柵，即孔的尺寸；（k=45π/400=0.35mm）加工最小誤差為0.01mm時，那么占空比最小誤差為1.43%，(0.35/50=0.007mm，0.01/0.007=1.43%)由于最大和最小的誤差值為2倍=2.86%這樣就會出現最大占空比為52.86最小占空比47.14，因此業界把占空比都控制在50%以下浮動。當最大誤差為0.05時，最大占空比為57.14最小占空比42.86。

4、機車速度傳感器至少要有兩個通道，A通道要超前于B通道90^○,是通過兩個槽型光電斷續器的安裝位置的調整來達到，在調整時采用示波器觀察反復移動光電斷續器的安裝位置，在旋緊螺釘時還可能產生位移，因此反復調整才能達到允許誤差要求。

因此實際上現有的機車輪軸轉速測試并不是十分準確的，業界急切期盼一種能夠減少或避免這種誤差的測量方法或改進措施出現。

通過專利檢索沒發現有與本發明相同技術的專利文獻報道，與本發明存有一定關系的主要有以下幾個：

1、專利公開號為CN?201007718?Y，?名稱為“機車軸端光電式轉速傳感器”的實用新型專利，該專利公開了一種機車軸端光電式轉速傳感器，包括安裝在機車上的安裝座，安裝座上密封連接外罩，安裝座和外罩內設有與機車輪軸相連的萬向聯軸器以及進行光電信號轉換的傳感器控制電路，萬向聯軸器上設有帶多個透光孔的光柵，傳感器控制電路由供電電源電路、EMC功能電路、光電斷續器、信號處理電路和信號輸出電路組成，機車輪軸輸入動力帶動光柵轉動，使得光電斷續器上的光敏元件產生與光柵透光孔透光次數相等的感光次數，從而在傳感器控制電路中輸出相應數量的高低電脈沖信號。該傳感器控制電路由供電電源電路、EMC功能電路、光電斷續器、信號處?理電路和信號輸出電路組成；所述的供電電源電路經過EMC功能電路，EMC功能電路與光柵的輸出端連接光電斷續器，同時EMC功能電路向光電斷續器及信號處理電路提供電源及基準電位。