[发明专利]机车光电转速传感器位移接收方法及信号采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及到一种信号传递方法及信号采集装置，尤其是指一种铁路机车转速信号的传递方法及转速信号的采集装置，属信息传递技术领域。

背景技术

机车的转速是一个重要的运行参数，在机车运行中需要不停地对其进行观察，传统的机车转速检测都是通过一个传感器从车轴处获取一个电信号，然后再将这个电信号送到检测系统中，最终通过转速表反映出来。

目前主要用于机车轮轴转速测试的光电转速传感器工作原理是：将特制的光栅片（径向圆周均布楔型光栅的金属圆片）同轴安装在转动体的端面，使其与转动体同轴同频转动，通过切割槽型光断续器（槽型光断续器的发光器件和感光器件置于转动的光栅片两边）的感光路线，从而使感光器件感受到断续的光信号，经过光电转换、电信号整形形成脉冲信号，其信号频率与转动体转速成正比，后级可通过简单的转换和计算就可以得出转动体的转频。

但要做到十分精确地测速，脉冲信号的占空比是最重要的技术指标，一般理论要求一个翻转周期中高电平（或者低电平）占整个周期的50%；可是由于以下几种原因导致很难达到理想状况，致使所有传感器的占空比分散性很大。

现在使用的光栅片上的开槽是楔形槽，在光栅片的径向槽的宽度是不一样的：

 1、（由圆心到圆边越来越宽），必须使光线在光栅片上的照射轨迹尽量是一个规则的圆，因此，同心度要求很高，这样才能保证光线所经过的光栅的孔和筋的宽度一致。光栅片安装的位置和转动体的同轴度稍微有偏差，就会影响光断续器的光照轨迹，导致占空比发生变化，从而产生信号左右摇动，影响信号质量。

2、业界全部使用调整发光二极管的电流方式来得到占空比50%左右。因此，发光管受温度作用严重影响发光效率导致占空比变化。（例如；夏季机车左右半部受日照影响温差可达数十度。）

3、光栅码盘的加工本身就有一定的加工误差，导致所取样的信号与输出信号不可能一致所以能出现超出最小占空比为45%大52%出这个范围，在机车微机系统的F/V电路取样比较会误判断为空转，导致机车自动撒沙降低牵引电流来排除空转，而实际上并没有产生真空转，这是一种假空转对机车安全运行构成很大威胁（例如；机车正在全力爬大坡道时如果假空转频繁发生导致连续降速最终机车爬不上大坡而产生坡停事故）而光栅码盘无论是激光切割还是化学腐蚀都很难做到加工精度误差小于0.01mm,通过计算可知例如一个直径52mm的码盘在圆周45mm的园分度线等分200个孔与栅，即孔的尺寸；（k=45π/400=0.35mm）加工最小误差为0.01mm时，那么占空比最小误差为1.43%，(0.35/50=0.007mm，0.01/0.007=1.43%)由于最大和最小的误差值为2倍=2.86%这样就会出现最大占空比为52.86最小占空比47.14，因此业界把占空比都控制在50%以下浮动。当最大误差为0.05时，最大占空比为57.14最小占空比42.86。

4、机车速度传感器至少要有两个通道，A通道要超前于B通道90^○,是通过两个槽型光电断续器的安装位置的调整来达到，在调整时采用示波器观察反复移动光电断续器的安装位置，在旋紧螺钉时还可能产生位移，因此反复调整才能达到允许误差要求。

因此实际上现有的机车轮轴转速测试并不是十分准确的，业界急切期盼一种能够减少或避免这种误差的测量方法或改进措施出现。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明存有一定关系的主要有以下几个：

1、专利公开号为CN 201007718 Y， 名称为“机车轴端光电式转速传感器”的实用新型专利，该专利公开了一种机车轴端光电式转速传感器，包括安装在机车上的安装座，安装座上密封连接外罩，安装座和外罩内设有与机车轮轴相连的万向联轴器以及进行光电信号转换的传感器控制电路，万向联轴器上设有带多个透光孔的光栅，传感器控制电路由供电电源电路、EMC功能电路、光电断续器、信号处理电路和信号输出电路组成，机车轮轴输入动力带动光栅转动，使得光电断续器上的光敏元件产生与光栅透光孔透光次数相等的感光次数，从而在传感器控制电路中输出相应数量的高低电脉冲信号。该传感器控制电路由供电电源电路、EMC功能电路、光电断续器、信号处 理电路和信号输出电路组成；所述的供电电源电路经过EMC功能电路，EMC功能电路与光栅的输出端连接光电断续器，同时EMC功能电路向光电断续器及信号处理电路提供电源及基准电位。