红外探测点智能校正装置的研制

论文摘要

列车在高速运行时轴温升高,有可能导致切轴甚至列车颠覆,目前普遍采用红外轴温探测系统检测列车轴温。而列车高速经过时的振动以及探测设备的更换维修,致使探头位置经常偏离最佳探测角度。并且,当前现场校正主要靠人工方式,不仅费时费力,而且可操作性和客观公正性差。本文介绍了红外探测点智能校正装置的整体设计。校正装置主要由C8051F020单片机（含A/D）、聚光灯仿真阵列、放大隔离模块和人机交互模块组成。装置将用一支架将聚光灯仿真阵列准确固定于列车轴承所对应位置,由聚光灯的热辐射信号模拟热轴信号,单片机C8051F020控制仿真阵列中各灯亮暗,同时将红外探头的相应输出进行采集,采用近似模型计算探头目前对应的聚焦位置,并在点阵液晶图形显示器DFB12864-01上显示,指示校正人员如何调整探头,进而细化处理、精确定位,以提高校正速度,确保轴温探测的精度和调试人员的安全。该装置以C8051F020单片机为核心,用聚光灯仿真阵列的热辐射信号模拟热轴信号,采集和处理红外轴温探测系统输出的电压信号,判断并显示红外探测点的当前位置,实现了对现有的红外轴温探测系统的红外探测点进行更精确、快速的校正。本文根据当今铁路发展的需要和红外探测现场的迫切需要,综合运用应用计算机技术与智能测控技术,更多先进设备和新兴技术。红外探测点智能校正装置将可以在无列车通过时代替列车轴承,采用智能测控技术,对轴温红外探测系统的红外探测点进行精确的校正,以满足目前高速铁路的迫切需要。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第一章 定位装置的总体设计
• 1.1 定位装置的设计原理
• 1.2 各模块基本功能
• 本章小结
• 第二章 主控模块的设计
• 2.1 C8051F020 单片机的选择
• 2.2 C8051F020 模/数转换器
• 2.2.1 模/数转换器的组成
• 2.2.2 ADC0 特殊功能寄存器
• 2.3 电压基准
• 2.4 复位源
• 2.5 振荡器
• 2.6 定时器
• 2.7 JTAG 接口
• 2.8 C8051F020 单片机的开发环境
• 2.8.1 Cygnal 集成开发环境的概述
• 2.8.2 IDE 界面组成部分
• 2.8.3 窗口介绍
• 2.8.4 编辑器
• 2.8.5 程序传输
• 本章小结
• 第三章 聚光灯仿真阵列的设计
• 3.1 聚光灯仿真阵列控制电路设计构想
• 3.2 聚光灯仿真阵列硬件电路设计
• 3.3 聚光灯仿真阵列扫描工作方式
• 本章小结
• 第四章 轴温传感器
• 4.1 热敏探头
• 4.1.1 技术指标
• 4.1.2 构成
• 4.1.3 原理
• 4.1.4 前置放大器的设计
• 4.1.5 跟踪电源的设计
• 4.2 光子探头
• 4.2.1 敏感元件
• 4.2.2 探测器光学系统
• 4.2.3 温度控制电路
• 4.2.4 桥电路
• 4.2.5 放大器电路
• 本章小结
• 第五章 模/数转换模块的设计
• 5.1 模/数转换模块设计思路
• 5.2 模/数转换程序的编写
• 5.2.1 SFR 配置说明
• 5.2.2 SFR 的设置
• 5.3 程序流程图
• 本章小结
• 第六章 显示模块设计
• 6.1 DFMG12864-01 显示器简介
• 6.1.1 DFMG12864-01 显示器的电气特性
• 6.1.2 外形尺寸
• 6.1.3 I/O 端口说明
• 6.1.4 时序
• 6.1.5 显示器逻辑框图
• 6.2 显示模块的设计
• 6.2.1 显示模块硬件电路设计
• 6.2.2 DFMG12864-01 指令简介
• 6.2.3 软件程序设计
• 6.3 显示程序流程图
• 本章小结
• 第七章 定位装置的整机调试
• 7.1 整机调试流程
• 7.2 存在的问题
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢