红外线轴温探测系统的应用研究

论文摘要

目前监控车辆安全的红外线轴温探测系统存在系统可靠性差,设备本身的故障率高、运行和维护成本偏高、抗干扰能力不强等缺点;其中既有系统的结构性的问题,也有器件选配和工艺上的问题,这与当前铁路对安全工作的高标准、严要求有较大的差距。本文从应用的角度,分析了目前流行的红外线轴温探测系统存在的问题。进行了新型红外线轴温探测系统的总体硬件设计,新样机采用了流行的ISA总线,在结构上,各功能模块的CPU各自独立,系统更加重视各级信号的分离和隔离,把干扰源与易干扰的部分隔离,使测控部分与轨边采样部分,仅保持轴温信号的联系。通过对轴温调制方式、相关器件、前置放大器的研究和分析完成了轴温采样系统降噪和探头系统降噪设计,提高了轴温信号的信噪比。另外,还对红外线轴温探测系统的可靠性进行了分析,特别是对处于电气化电磁干扰环境下红外线轴温探测系统的接地设计、安装工艺提出了有针对性的抗干扰措施,在屏蔽、接地和器件选择上更加考虑可靠性要求。测控系统的接地采用半浮空设计,提高了系统的抗干扰能力,避免了雷区地线反击电压对设备的损坏。并提出了提高系统可靠性的途径和方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 红外线轴温探测系统概述
• 1.2 红外线轴温探测系统发展现状
• 1.3 新形势下对红外线轴温探测系统的要求
• 1.4 研究思路和方法
• 第2章 红外线轴温探测的机理
• 2.1 红外辐射和轴温探测原理
• 2.1.1 普朗克定律
• 2.1.2 斯蒂芬（Stefan）-波尔茨曼（Boltzmann）定律
• 2.1.3 有效辐射
• 2.2 轴温产生机理
• 2.2.1 铁路车辆的特征分析
• 2.2.2 滚动轴承轮对的运转热特征分析
• 2.3 红外线轴温探测机理
• 第3章 新型红外线轴温探测系统硬件设计
• 3.1 硬件系统总体设计
• 3.1.1 探测站硬件系统详细方案
• 3.2 探测系统探头的降噪设计
• 3.2.1 探头结构
• 3.3 轴温采样系统降噪设计
• 3.3.1 带通滤波电路设计
• 3.3.2 数字锁相环电路设计
• 3.3.3 线性相敏检波器设计
• 3.3.4 包络还原电路设计
• 3.3.5 低通滤波电路输出设计
• 3.3.6 具有扩流作用的稳压电源电路设计
• 3.3.7 磁头处理电路的设计和原理分析
• 第4章 红外线轴温探测系统的可靠性设计
• 4.1 影响红外线轴温探测系统可靠性的内部因素
• 4.2 影响红外线轴温探测系统可靠性的外部因素
• 4.3 红外线轴温探测系统的可靠性设计
• 第5章 红外线轴温探测系统的抗干扰设计
• 5.1 红外线轴温探测系统干扰原因分析
• 5.2 轴温探测系统的抗干扰软件设计
• 5.2.1 软件抗干扰措施
• 5.2.2 CPU失控的程序设计
• 5.2.3 系统的异常复位处理程序
• 5.3 “休眠”模式的抗干扰设计
• 5.4 单片机系统中硬件抗干扰设计
• 5.4.1 对系统自身干扰源的分析和抑制设计
• 5.4.2 进行干扰的径路分析和抑制隔离设计
• 5.4.3 敏感器件的抗干扰性能设计
• 5.4.4 优化接地和信号流的结构设计
• 第6章 新型红外线轴温探测系统的运用
• 结论
• 致谢
• 参考文献