一种高速磁悬浮列车测速传感器及磁悬浮列车制造技术

本发明专利技术提出了一种高速磁悬浮列车测速传感器及磁悬浮列车，涉及磁悬浮列车测速技术领域，该高速磁悬浮列车测速传感器包括：可安装于磁悬浮列车上的传感器本体、至少一个安装于传感器本体上且与磁悬浮轨道长定子平行设置的探头线圈、采样处理电路；所述探头线圈为平面螺旋状，且加载有交变的激励信号；所述采样处理电路可将探头线圈的交流信号处理成指示探头线圈阻抗变化的数字信号。本发明专利技术提出的高速磁悬浮列车测速传感器可对磁悬浮列车进行高精度的实时测速，同时成本较低。

A kind of speed sensor and maglev train for high speed maglev train

【技术实现步骤摘要】
一种高速磁悬浮列车测速传感器及磁悬浮列车
本专利技术涉及磁悬浮列车测速
，尤其涉及一种高速磁悬浮列车测速传感器及磁悬浮列车。
技术介绍
磁悬浮列车依靠其无磨损、速度高、噪声低等优点，已经发展成未来轨道交通技术的一大方向。不同于传统的轮轨列车，磁悬浮列车在正常运行时保持与轨道之间“浮空悬停”，无机械转动，所以原有的通过测量车轮转速进而得到列车速度的速度传感器无法应用在磁悬浮列车上。对于运行中的列车来说，必须测量实时的速度信号以便于对车辆的运行状态进行实时有效的控制。传统的轮轨列车，车辆运行的时候车轮与钢轨发生机械摩擦产生前进的动力，在车轮不打滑的情况下，车辆运行固定的距离下车轮的转动圈数也是固定的。所以可以通过对车轮转动圈数进行计数，折算为车辆的运行距离，最后对时间进行微分即可以得到当前的车速。但是磁悬浮列车正常运行的时候是悬浮于轨道上端，无机械接触，所以传统的速度传感器都无法使用。中国专利CN201510429936.0公开了一种基于轨枕检测的磁悬浮列车测速方法，包括步骤：1)将两个以上轨枕检测传感器按照指定间距依次布置在列车上；列车开始启动运行后，转入执行步骤2)；2)获取当前列车运行的加速度，根据获取的加速度计算当前列车速度；3)判断当前列车速度是否处于预设的低速区，如果是，返回执行步骤2)以对低速区进行速度补偿，否则转入执行步骤4)；4)实时接收各个轨枕检测传感器发送的检测信号，根据检测信号计算当前列车速度；返回执行步骤3)，直至列车停止运行。该专利文献所涉及的测速方法中，由于枕轨之间距离一般在1m以上，速度较低的时候可能较长时间传感器无法检测到有效信号，导致速度测量误差较大。此外，该测速方案需要用到多个传感器进行检测并配合后端的专用解析处理装置，因此，实现成本较高、占用体积大、施工要求高；同时多个传感器之间存在一致性差别和信号处理延时等，可导致测量精度下降。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种高速磁悬浮列车测速传感器及磁悬浮列车，以对磁悬浮列车进行高精度的实时测速，同时成本较低。该高速磁悬浮列车测速传感器包括：可安装于磁悬浮列车上的传感器本体；至少一个安装于传感器本体上且与磁悬浮轨道长定子平行设置的探头线圈；所述探头线圈为平面螺旋状，且加载有交变的激励信号；采样处理电路；所述采样处理电路可将探头线圈的交流信号处理成指示探头线圈阻抗变化的数字信号。进一步地，高速磁悬浮列车测速传感器还包括：FPGA；所述FPFA用于产生驱动探头线圈的激励信号；所述FPGA还用于根据采样处理电路输出的数字信号，计算磁悬浮列车的行驶速度。进一步地，所述高速磁悬浮列车测速传感器具体包含有第一探头线圈和第二探头线圈，两探头线圈沿磁悬浮列车的运动方向分布；所述FPGA还用于根据采样处理电路输出的两路数字信号，判断磁悬浮列车的运动方向；其中，两路数字信号分别对应于第一探头线圈和第二探头线圈。进一步地，所述FPGA还用于根据采样处理电路输出的两路数字信号，判断是否存在故障。进一步地，所述高速磁悬浮列车测速传感器还包括：数字信号输出电路；所述数字信号输出电路用于将FPGA输出的速度信号处理成预定格式。进一步地，所述激励信号为正弦交变电压。进一步地，当该高速磁悬浮列车测速传感器具有多个探头线圈时，各个探头线圈对应的激励信号的频率均不相同。进一步地，所述采样处理电路依次设置有：检波电路、滤波电路、信号调理电路、隔离转换电路。另一方面，本专利技术还提出了一种磁悬浮列车，该磁悬浮列车具有上述的高速磁悬浮列车测速传感器。在本专利技术中，该高速磁悬浮列车测速传感器包括：可安装于磁悬浮列车上的传感器本体、至少一个安装于传感器本体上且与磁悬浮轨道长定子平行设置的探头线圈、采样处理电路；探头线圈上加载有交变的激励信号；由于电涡流效应，探头线圈产生一个等效阻抗，而轨道长定子上的齿槽结构会导致探头线圈的等效阻抗发生变化，采样处理电路可将探头线圈的交流信号处理成指示探头线圈阻抗变化的数字信号，数字信号可用于计算速度。由于齿槽结构的宽度较小远小于枕轨的间隔，基于齿槽结构来进行速度判断，使得传感器的体积得到有效的缩小，测量精度得到较大的提高。此外，基于涡流效应，传感器响应速度快，无需接触，抗干扰能力强。附图说明图1是本专利技术实施例中高速磁悬浮列车测速传感器的结构框图。图2是本专利技术实施例中探头线圈的安装位置示意图。图3是本专利技术实施例中探头线圈的结构示意图。图4是本专利技术实施例中两探头线圈对应的方波信号的波形图。图5是本专利技术实施例中采样处理电路的示意框图。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本专利技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本专利技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。本申请实施例示出了一种高速磁悬浮列车测速传感器，该高速磁悬浮列车测速传感器安装于磁悬浮列车上。如图1所示，磁悬浮列车的轨道是由一根根标准长定子拼接组成的。轨道长定子内部为硅钢片，外部包裹有灌封胶，轨道长定子上表面为均匀排布的齿槽结构，用于放置电缆，当该电缆中通过交变电流时，即会在轨道长定子上方产生悬浮磁场，使整个车辆离地悬浮。其中，齿槽结构包括有齿结构和槽结构。通常，齿结构和槽结构的宽度是固定不变且相等的。在本申请实施例中，该高速磁悬浮列车测速传感器上设置有探头线圈，在经过齿槽结构时，探头线圈内的阻抗发生周期性变化。参考图1和图2，该高速磁悬浮列车测速传感器10包括：可安装于磁悬浮列车20上的传感器本体10a、至少一个安装于传感器本体10a上且与磁悬浮轨道长定子30平行设置的探头线圈11、采样处理电路12；探头线圈11为平面螺旋状，且加载有交变的激励信号；所述采样处理电路12可将探头线圈11的交流信号处理成指示探头线圈11阻抗变化的数字信号。需要说明的是，当探头线圈位于齿结构31正上方时，与金属体距离最近，电涡流效应最强，等效阻抗最大，探头线圈中的信号幅值最小；当探头线圈位于槽结构32上方时，与金属体距离最远，电涡流效应最弱，等效阻抗最小，探头线圈中的信号幅值最大，当线圈位于齿槽结构交界处时，信号幅值居中。探头线圈11与轨道长定子30平行设置，当磁悬浮列车20运动时，探头线圈11由于轨道长定子上的齿槽结构的影响，电涡流效应产生的等效阻抗发生周期性变化，同时信号幅值也发生周期性变化。进一步地，采样处理电路12可将探头线圈11中交流信号处理成指示探头线圈11阻抗变化的数字信号，获得的数字信号可用于反映电涡流效应产生的等效阻抗的变化。通过该数字信号可获得等效阻抗的变化周期，而等效阻抗的变化周期与探头线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速磁悬浮列车测速传感器，其特征在于，该高速磁悬浮列车测速传感器包括：/n可安装于磁悬浮列车上的传感器本体；/n至少一个安装于传感器本体上且与磁悬浮轨道长定子平行设置的探头线圈；所述探头线圈为平面螺旋状，且加载有交变的激励信号；/n采样处理电路；所述采样处理电路可将探头线圈的交流信号处理成指示探头线圈阻抗变化的数字信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速磁悬浮列车测速传感器，其特征在于，该高速磁悬浮列车测速传感器包括：
可安装于磁悬浮列车上的传感器本体；
至少一个安装于传感器本体上且与磁悬浮轨道长定子平行设置的探头线圈；所述探头线圈为平面螺旋状，且加载有交变的激励信号；
采样处理电路；所述采样处理电路可将探头线圈的交流信号处理成指示探头线圈阻抗变化的数字信号。


2.根据权利要求1所述的高速磁悬浮列车测速传感器，其特征在于，高速磁悬浮列车测速传感器还包括：FPGA；所述FPFA用于产生驱动探头线圈的激励信号；
所述FPGA还用于根据采样处理电路输出的数字信号，计算磁悬浮列车的行驶速度。


3.根据权利要求2所述的高速磁悬浮列车测速传感器，其特征在于，所述高速磁悬浮列车测速传感器具体包含有第一探头线圈和第二探头线圈，两探头线圈沿磁悬浮列车的运动方向分布；
所述FPGA还用于根据采样处理电路输出的两路数字信号，判断磁悬浮列车的运动方向；其中，两路数字信号分别对应于第一探头线圈和第二探头线圈。

【专利技术属性】
技术研发人员：吕阳，胡忠忠，郑良广，罗茹丹，
申请(专利权)人：宁波中车时代传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33