[发明专利]铁道工程施工安全检测装置

说明书

本申请涉及铁道工程施工安全检测装置，包括磁场检测模块、双极比较模块与输出驱动模块。本申请的铁道工程施工安全检测装置，能够降低铁道工程施工中电力系统发生短路和短路等电力故障的发生，针对铁路工程在隧道中施工时，隧道墙体中磁场对电力系统带来的危害。磁场检测模块利用螺线管作为磁场探测器，能够根据其内部的磁通量变化，传达出铁路施工处于隧道等密闭环境中的磁场信息。双极比较模块利用两组极性互为反接的比较器来获得基准电压可跟踪的基准信号，保证磁场检测电路的正常工作。输出驱动模块包括积分补偿电路和场效应管驱动电路两部分，积分补偿电路稳定经过信号放大的磁场信号电压，场效应管驱动电路增大输出电流，提高驱动能力。

技术领域

本申请涉及铁道施工安全检测与铁路隧道磁场探测领域，具体涉及一种铁道工程施工安全检测装置。

背景技术

铁道工程在施工过程中，往往需要构建特定的电力系统来保证各项工作的正常进行，然而当铁道工程处于隧道开发阶段时，其电力系统的稳定性会大大降低，具体表现为电力系统短路或短路两种结果，这是由于电路中电流幅值发生瞬间增大引起的，为了降低这种危害，目前通常利用在电力系统中添加RC反馈电路来稳定电流幅值，但在对于铁路施工环境变为隧道时，隧道内部存在着含量不确定的磁性物质或者类如煤层、粉尘等对电磁场敏感的物质，这会使施工环境中的磁场发生不停的波动，从而使电力系统的电流幅值随机变化，同时RC反馈电路也不能满足稳压和稳流的要求，因此，在铁道工程在隧道等比较密闭环境的推进中，墙体中磁性物质产生的磁场给施工进程中的电力系统埋下了巨大的安全隐患。

发明内容

(一)技术问题

1.检测电力系统受到磁场干扰时，电压或电流会发生不稳定波动而造成短路或断路的故障；

2.现有技术中比较器只能设定固定基准电压；检测范围有局限；

3.精密传感器对集成电路依赖度高，在复杂的施工环境中可靠性低，维护成本高。

(二)技术方案

针对上述技术问题，本申请提出的铁道工程施工安全检测装置，包括磁场检测模块、双极比较模块与输出驱动模块。

磁场检测模块分为磁场检测和信号放大两个模块，磁场检测采用螺线管作为电磁感应元件，电磁感应元件采集施工环境中的磁场信号之后，通过端口IN+、端口IN-两个端口分别接入磁场检测电路的信号放大模块中的比较器U4的输入负端和输入正端，同时比较器U4的负输入端和正输入端分别接双极比较器的基准电压和大地，磁感应信号通过与基准电压比较之后在比较器U4的输出端完成了第一级放大，同时也由比较器U4的输出端流入由比较器U2和比较器U5组成的第二级放大电路，其中比较器U5的输入正端通过二极管D12、二极管D11、二极管D10接入地线，比较器U4的输出端与比较器U5的负输入端连接，信号经比较器U5放大后，从比较器U5的输出端经二极管D5耦合到比较器U2的输入正端，通过比较器U2再一次放大，实现了双倍放大的效果，此外由于比较器U2、比较器U4比较相位方向相反，所以最终信号相位不变。

双极比较模块以比较器U6和比较器U1为核心，比较器U6的输入负端和比较器U1的输入正端都通过电阻R1接入电源线VCC，由于比较器U6、比较器U1的基准电压输入极性不同，因此构成双极比较电路，同时比较器U6、比较器U1都构成闭环，使其输出端电压稳定为电阻R1所承担的分压，比较器U6的输出端接入三极管Q1的集电极端，而三极管Q1的的基极通过电容C4、二极管D7耦合到磁场检测模块的IN-端口，从而实现输出可跟踪的基准电压，U1的输出端连接到由场效应晶体管Q2、晶体管Q4构成的CMOS反相器上，使CMOS的输出端电位被限制在VCC左右，并输出到晶体管Q 3的栅极。