一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置及方法，属于铁路安全监控领域。抗阳光干扰测温装置包括光子探头、上位机和联网中心，光子探头包括探头壳体、红外探测窗口、光强探测窗口、光学系统、光强传感器、光子传感器和信号处理模块。经光学系统过滤后的红外辐射和可见光分别传输到光子传感器和光强传感器上，分别在两个传感器上发生光电转化，输出探测电压信号和光强电压信号；上位机对光强电压进行等效转化，并将转化后的等效电压与探测电压按同一时间轴绘制，判断是否存在阳光干扰，同时将数据传输给联网中心，做出准确热轴预报。本发明专利技术装置简单，可靠性高，并且能快速有效准确地识别出阳光干扰信号。且能快速有效准确地识别出阳光干扰信号。且能快速有效准确地识别出阳光干扰信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置及方法


[0001]本专利技术属于铁路安全监控领域，具体是一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置及方法。

技术介绍

[0002]在铁路安全监控领域的红外线轴温智能探测应用中，列车运行的轴箱由于运转发热，会辐射出不同波段的红外光。当列车运行到某些地点、时刻或条件时，直射或经车体、建筑等反射的阳光辐射有可能会通过一定的角度进入红外线轴温探测系统的红外传感器，对红外线轴温传感器的信号输出造成影响，进而引起热轴的误报。
[0003]红外线轴温智能探测对于阳光干扰的识别比较困难，尤其是采用了光子探测器的红外轴温探测系统。在实际应用中，主要还是采用软件波形智能识别，再加上人工复核的方式来处理这类阳光干扰引起的误报，但这些方式存在识别率较低、识别困难以及耗费人力和时间等缺点，对正常预报热轴产生了较大的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决铁路车辆红外探测系统受到阳光干扰影响正常探测的问题，实现可靠、有效和准确探测，提出了一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置及方法。
[0005]所述的基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置包括：光子探头、上位机和联网中心；光子探头位于铁轨外侧壁，通过电缆依次连接上位机和联网中心。
[0006]光子探头包括探头壳体、红外探测窗口、光强探测窗口、光学系统、光强传感器、光子传感器和信号处理模块；
[0007]探头壳体为长方体，在探头壳体上表面开有两个通孔，分别作为红外探测窗口和光强探测窗口，且红外探测窗口的通孔位于壳体上表面的中心，光强探测窗口的通孔与红外探测窗口的通孔相邻。
[0008]探头壳体内部固定有光学系统、光强传感器、光子传感器和信号处理模块；其中光学系统安装于壳体上表面的内壁，正对红外探测窗口和光强探测窗口，用于接收通过红外探测窗口和光强探测窗口的辐射信号；光学系统分别连接光强传感器和光子传感器的一端，光强传感器和光子传感器的另一端分别连接信号处理模块。
[0009]光学系统采用单个双视场光学系统或者两个单视场光学系统，优选两个单视场光学系统；光子传感器和光强传感器的探测视场中心重合。
[0010]一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置的工作原理如下：
[0011]探测状态下，列车轴箱的红外辐射和可见光，分别通过红外探测窗口和光强探测窗口进入光学系统；
[0012]然后，光学系统将非相关波段的辐射进行滤除，分别将红外辐射能量和可见光能量汇聚到光子传感器和光强传感器上。
[0013]之后，光子传感器和光强传感器均发生光电效应，产生两种电压信号，两种电压信
号分别经过信号处理模块的处理后输出给上位机。
[0014]最后，上位机对两种电压信号进行电压修正、波形绘制和分析判断，将分析数据发送给联网中心，由联网中心综合各项数据进行判断，确保热轴的准确预报。
[0015]所述的一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温方法，具体步骤如下：
[0016]步骤一，初始时，铁路红外轴温探测系统处于侦听状态，当探测到有列车经过时，启动光子探头。
[0017]步骤二，列车轴箱的红外辐射和环境中的阳光干扰通过光学系统的过滤，分别进入光子传感器和光强传感器进行光电转换，得到两种输出电压信号，两种输出电压信号分别经过信号处理模块的处理，输出探测电压V1和光强电压V2；
[0018]光子传感器实时接收过车时需要探测的列车部位的红外辐射，并通过光电转换生成输出电压V
1s
，经过信号处理模块后，得到探测电压V1。
[0019]光强传感器实时接收过车时探测部位的可见光辐射，光电转换得到输出电压V
2s
，经过放大处理电路后得到光强电压V2。
[0020]步骤三，将探测电压V1和光强电压V2分别传输给上位机，在上位机内光强电压V2等效转化为等效电压V3，将探测电压V1与等效电压V3按照同一个时间轴绘制在同一波形图中，并判断等效电压V3是否大于阳光干扰的光强阈值K，若是，则将该部分的时间轴记录下来，获得一个干扰时间段T1，执行步骤四；若否，则保留完整的探测电压信号V1，并输出给联网中心，执行步骤五。
[0021]步骤四、上位机根据干扰时间段T1对同一时间段的V1波形通过V3进行修正，并对波形修正部分信号所涉及的轴温数据作出阳光干扰的标记，上位机根据该标记进行综合判断，初步分析该轴承位置的发热情况，传输给联网中心。
[0022]步骤五，联网中心对接收到的信号进行判断，若接收到完整的探测电压信号，则进行正常探测和预报；若接收到轴承发热情况的信号，则联网中心对轴承的发热情况进行进一步分析，发出准确热轴预报。
[0023]本专利技术的优点在于：
[0024](1)一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置，结构简单，兼容性强，可靠性高，可以直接兼容现有的铁路红外轴温探测系统。
[0025](2)一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温方法，能快速、有效且准确地识别出阳光干扰信号，防止误报，提高热轴预报兑现率。
附图说明
[0026]图1为本专利技术一种基于铁路车辆红外探测的抗阳光干扰测温装置的探测原理示意图；
[0027]图2为本专利技术一种基于铁路车辆红外探测的抗阳光干扰测温装置的光子探头外形示意图；
[0028]图3为本专利技术一种基于铁路车辆红外探测的抗阳光干扰测温装置的光子探头结构示意图；
[0029]图4为本专利技术一种基于铁路车辆红外探测的抗阳光干扰测温方法的流程图。
[0030]图中，
[0031]1‑
光子探头、2
‑
阳光干扰、3
‑
红外辐射、4
‑
列车轴箱、5
‑
电缆、6
‑
上位机、7
‑
联网中心；
[0032]101
‑
红外探测窗口，102
‑
光强探测窗口，103
‑
探头壳体，104
‑
光学系统，105
‑
光子传感器，106
‑
光强传感器，107
‑
信号处理模块。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本专利技术的具体实施方法进行详细说明。
[0034]本专利技术提出的一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置及方法，增加一个光强传感器，且其探测视场中心与光子探测器的中心重合，能够获得和光子探测器相同的探测视场范围。光子探测器的响应波段为红外波段，容易受到阳光的干扰，难以获得真实的红外信号。当阳光干扰进入光子探测器的视场时也同时进入光强传感器的视场，光强传感器能够输出一个代表光强强度的信号，通过转换成与红外信号匹配的电压信号，实现可视光与红外光的区分。
[0035]整个探测装置如图1所示，包括：光子探头1、列车轴箱4、电缆5、上位机6和联网中心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置，其特征在于，包括：光子探头、上位机和联网中心；光子探头位于铁轨外侧壁，通过电缆依次连接上位机和联网中心；光子探头包括探头壳体、红外探测窗口、光强探测窗口、光学系统、光强传感器、光子传感器和信号处理模块；探头壳体为长方体，在探头壳体上表面开有两个通孔，分别作为红外探测窗口和光强探测窗口，且红外探测窗口的通孔位于壳体上表面的中心，光强探测窗口的通孔与红外探测窗口的通孔相邻；探头壳体内部固定有光学系统、光强传感器、光子传感器和信号处理模块；其中光学系统安装于壳体上表面的内壁，正对红外探测窗口和光强探测窗口，用于接收通过红外探测窗口和光强探测窗口的辐射信号；光学系统分别连接光强传感器和光子传感器的一端，光强传感器和光子传感器的另一端分别连接信号处理模块；光学系统采用单个双视场光学系统或者两个单视场光学系统；光子传感器和光强传感器的探测视场中心重合。2.根据权利要求1所述的一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置，其特征在于，所述的光学系统优选两个单视场光学系统。3.根据权利要求1所述的一种基于铁路红外轴温探测的抗阳光干扰测温装置，其特征在于，所述装置的工作原理如下：探测状态下，列车轴箱的红外辐射和可见光，分别通过红外探测窗口和光强探测窗口进入光学系统；然后，光学系统将非相关波段的辐射进行滤除，分别将红外辐射能量和可见光能量汇聚到光子传感器和光强传感器上；之后，光子传感器和光强传感器均发生光电效应，产生两种电压信号，两种电压信号分别经过信号处理模块的处理后输出给上位机；最后，上位机对两种电压信号进行电压修正、波形绘制和分析判断，将分析数据发送给联网中心，由联网中心综合各项数据进行判断，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李柳竺，杨征西，毕方勇，刘鹏军，陈战军，郭小勇，石小累，马岩，
申请(专利权)人：北京航天康拓信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：