[发明专利]一种具有故障定位功能的单探头三线圈磁浮列车间隙传感器

说明书

一种具有故障定位功能的单探头三线圈磁浮列车间隙传感器，包括与车体上高频信号源相连的可控高频开关、与可控高频开关相连的探头线圈、与探头线圈连接的信号检测电路、与信号检测电路相连的自诊断单元。传感器、探头内三个检测线圈的输入端分别通过三个可控高频开关与三个高频信号源相联；三个检测线圈的输出端分别与相互独立的信号检测电路相连；可控高频开关和信号检测电路同时还与时序控制器(T)相连；三个信号检测电路输出三个独立的气隙检测值。当发生单路检测故障时，故障诊断单元输出故障定位信息，指示发生故障的检测通道位置。当发生单路失效时仍然能够提供有效的真实间隙值，具有冗余功能。

技术领域

本发明涉及一种具有故障定位功能的间隙传感器，尤其是一种磁浮列车悬浮间隙非接触式传感器。

背景技术

磁浮列车通过悬浮控制系统调整悬浮电磁铁中的电流保持列车稳定悬浮，悬浮气隙传感器可以实现非接触地实时检测列车电磁铁与轨道之间的悬浮气隙，同时送给悬浮控制器进行闭环控制。因此气隙传感器的精度和可靠性直接影响悬浮控制系统的性能，任何原因导致气隙传感器输出异常时，都将影响列车悬浮控制系统的动态性能，降低列车的乘坐舒适性，甚至加剧车轨耦合振动，造成控制系统崩溃，危及列车运行安全。从提高列车运行安全的角度出发，希望传感器能够有冗余设计，若发生简单故障时能够对故障进行定位。

现有磁浮列车悬浮气隙测量多采用非接触位移传感器(气隙传感器)，常采用单探头或双探头两种方式。单探头气隙传感器的探头内只包含一个检测线圈，只输出一路检测结果，传感器自身无诊断功能。另一种双探头气隙传感器中一般为实现自诊断功能，常采用双线圈检测方法，每个探头中含有一个检测线圈，为避免两探头线圈之间的磁场耦合，一般将两个探头线圈布置在相距较远的位置上，且两个探头线圈一般采用不同频率的信号源，而且当两个线圈检测通道中发生一路故障时，无法判别哪一路故障，不能对故障进行定位。

现在技术的主要不足就是单探头中单线圈检测时只有一个检测结果，传感器自身无诊断功能，悬浮控制器无法判断传感器检测结果是否正确，当传感器自身出现故障时将直接导致悬浮控制系统功能失效；而双线圈检测时为降低两线圈之间磁耦合带来的干扰，两线圈之间必须保持一定的距离，使得传感器探头尺寸变大不便安装甚至受空间限制无法安装，而且两线圈之间的磁耦合不能完全消除，两个检测线圈的检测结果受彼此工作状态影响。另外虽然两线圈电参数相同，但为降低两线圈之间磁场干扰，信号源的频率不能相同，导致检测电路的参数不同，使传感器的复杂性增加，同时当发生单路故障时无法判别有用的信息，不能对故障发生位置进行定位。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有故障定位功能的单探头三线圈磁浮列车间隙传感器，该传感器只有一个检测探头，并能够输出三路独立的悬浮气隙值，同时传感器具有故障定位功能，当发生单路故障时可以对故障进行精确定位。

本发明为实现其发明目，所采用的技术方案是：

一种具有故障定位功能的单探头三线圈磁浮列车间隙传感器，包括与车体上高频信号源相连的可控高频开关，与可控高频开关相连的探头线圈，与探头线圈连接的信号检测电路，与信号检测电路相连的自诊断单元；其特征在于，传感器由单个探头组成，探头内有3个检测线圈(L1、L2和L3)；3个检测线圈(L1、L2和L3)的大小和绕向相同，且空间上完全重合；三个检测线圈(L1、L2和L3)的输入端分别通过三个可控高频开关(K1、K2和K3)与三个高频信号源(S1、S2和S3)相联；三个检测线圈(L1、L2和L3)的输出端分别与相互独立的信号检测电路(PS1、PS2和PS3)相连；可控高频开关和信号检测电路同时还与时序控制器(T)相连；三个信号检测电路(PS1、PS2和PS3)输出三个独立的气隙检测值，信号检测电路输出还与故障诊断单元(D)的输入端相连，当发生单路检测故障时，故障诊断单元输出故障定位信息，指示发生故障的检测通道位置。