[發(fā)明專利]一種電力機車輔助變流柜無線無源溫度感知系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112414580A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 李林;劉翊;劉凱;楊穎;莫洪波;黃貴勵;吳晗;陳勇;胡凱;沈意平;周劍;段輝高
• 申請（專利權）人: 株洲國創(chuàng)軌道科技有限公司
• 主分類號: G01K11/26
• 分類號: G01K11/26
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;廖元寶

本發(fā)明公開了一種電力機車輔助變流柜無線無源溫度感知系統(tǒng)，包括聲表面波溫度感知單元、天線單元和采集單元；所述聲表面波溫度感知單元安裝于電力機車輔助變流柜內(nèi)待測溫度處，所述聲表面波溫度感知單元通過天線單元與所述采集單元相連；所述聲表面波溫度感知單元包括襯底、壓電基片、天線模塊、叉指換能器和反射柵；所述壓電基片包括聲波傳導基片和位于所述聲波傳導基片上的壓電薄膜；所述聲波傳導基片位于所述襯底上，所述天線模塊、叉指換能器和反射柵位于所述壓電薄膜上；所述襯底為聚二甲基硅氧烷高分子材料制成的柔性襯底。本發(fā)明具有高頻化、低時延、高聲速、高可靠性、高適應性等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明主要涉及溫度感知技術領域，具體涉及一種電力機車輔助變流柜無線無源溫度感知系統(tǒng)。

背景技術

電氣化鐵路的牽引動力是電力機車，供電安全一直是機車的消防安全和可靠運行保證，確保供電安全進而確保列車安全穩(wěn)定運行具有非常重要的現(xiàn)實意義。機車供電電壓通常是25KV以上，所需能源由電力牽引供電系統(tǒng)提供，其供能方式采用受電弓從接觸網(wǎng)獲取電能，再傳送到電氣系統(tǒng)，牽引列車運行。電力機車電氣系統(tǒng)由主傳動系統(tǒng)、輔助電氣控制系統(tǒng)和控制電路系統(tǒng)組成，其中控制電路即主令電路，司機通過主令電路發(fā)出指令間接控制機車主電路及輔助電路，以完成各種工況操作。主令電電路包括110V直流穩(wěn)壓電源、蓄電池組、控制機車不同狀態(tài)(牽引、制動、向前、向后、加速停車等)以及控制各輔助機械開停和照明工作有關的主令電器、以及各種功能的低壓電器及開關。

對控制電路系統(tǒng)設備狀態(tài)進行及時有效的狀態(tài)監(jiān)測，是保證電力機車運行安全的關鍵環(huán)節(jié)，其中輔助變流柜柜內(nèi)溫度是非常重要的監(jiān)測參量之一。電力機車在高速運行過程中，柜內(nèi)母排節(jié)點可能因為松動、老化、電弧沖擊等原因造成接觸電阻增大，表現(xiàn)出溫度升高的現(xiàn)象，進而導致車輛供電系統(tǒng)故障和車輛損壞，甚至可能發(fā)生車輛起火的嚴重事故，造成運營中斷，后果非常嚴重。同時，目前輔助變流柜內(nèi)沒有安裝在線溫度感知系統(tǒng)，可視化、智能化及大數(shù)據(jù)化程度不夠，其內(nèi)部溫度狀態(tài)是工作中的一個“盲區(qū)”，導致無法進行準確的事故分析，更無法給出準確的事故處理建議。所以，實時在線監(jiān)測電力機車運行狀態(tài)下的輔助變流柜溫度可以確保車輛運行安全，對于列車安全穩(wěn)定運行具有重要的現(xiàn)實意義。

目前，國內(nèi)外溫度監(jiān)測主要有以下幾種檢測手段：比較傳統(tǒng)的方法是示溫貼紙和人工測溫，但是這種傳統(tǒng)方法效率低、且無法實現(xiàn)在線溫度監(jiān)測；另外紅外熱成像測溫是利用熱成像原理進行測溫，但是檢測區(qū)域面積有限，只能監(jiān)測無遮擋、可視范圍內(nèi)的溫度；光纖光柵傳感測溫是利用光柵結構的熱脹冷縮原理，進行貼裝測溫，但需要有線連接，布線復雜，且光纖易折斷；有源無線測溫通過使用電池對傳感器供電進行無線測溫，但電池壽命有限，須定期更換電池，且在高電壓環(huán)境下有漏液、起火甚至爆炸隱患。綜述可以看出，目前國內(nèi)外流行的測溫方法很難適應電力機車在高速運行過程中的輔助變流柜強電磁、劇烈振動以及密閉環(huán)境，這一研究屬國內(nèi)空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題就在于：針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種高頻、高聲速、高可靠性的電力機車輔助變流柜無線無源溫度感知系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為：

一種電力機車輔助變流柜無線無源溫度感知系統(tǒng)，包括聲表面波溫度感知單元、天線單元和采集單元；所述聲表面波溫度感知單元安裝于電力機車輔助變流柜內(nèi)待測溫度處，所述聲表面波溫度感知單元通過天線單元與所述采集單元相連；所述聲表面波溫度感知單元包括襯底、壓電基片、天線模塊、叉指換能器和反射柵；所述壓電基片包括聲波傳導基片和位于所述聲波傳導基片上的壓電薄膜；所述聲波傳導基片位于所述襯底上，所述天線模塊、叉指換能器和反射柵位于所述壓電薄膜上；所述襯底為聚二甲基硅氧烷高分子材料制成的柔性襯底。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述聲波傳導基片包括金剛石薄膜。

所述叉指換能器通過電子束曝光技術制備于所述壓電基片上。