CN102539811A - 基于光纤传输的速度传感器及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述的基于光纤传输的速度传感器及其方法，采用信号采集单元与处理单元的分体式结构，速度传感信号的产生是明暗变化的光，经过光纤传输至信号处理单元后再转换为电信号。通过光信号的传输、以及在车上进行光电信号转换处理，以实现电磁环境下的无衰减、无损传输，避免速度信号在传输过程中受到的电磁辐射和传导干扰。所述的速度传感器包括有安装于车下的信号采集单元和设置于车上的信号处理单元，信号处理单元具有光源模块，电源模块，信号处理模块。所述的信号采集单元具有连接于车轴并随其转动的转盘，转盘上设置有通孔，在通孔两侧设置一对光纤准直器。

Description

基于光纤传输的速度传感器及其方法

技术领域

本发明涉及一种用于轨道车辆的基于光纤传输的速度传感器及其方法，属于轨道交通与电气控制技术领域。

背景技术

目前国内运行于干线铁路的轨道车辆时速已达380公里及以上，因而对于车辆动力与控制系统提出了更为严格的设计与使用性能要求。

车辆电气控制系统一般会受到高压浪涌或电磁干扰的影响，例如监控车辆行驶状态与速度的速度传感器通常会因受到干扰而出现串速、速度丢失、甚至烧损等事故。更为严重的是，速度传感器在转向架与车体之间形成的高压浪涌，还会传导至其他车载设备的内部，从而引起车载设备被烧损等问题。

现有技术解决此类问题的手段是，由速度传感器的生产厂家提高相应的绝缘耐压等级，如在传感器内部增加屏蔽等抗干扰装置。以及，由车载设备生产厂家在车体与转向架之间增设浪涌抑制吸收装置。

上述现有技术虽然可在一定程度上改善高压浪涌或电磁干扰的影响，但是并未根本解决速度传感器受到的电磁干扰，究其原因是信号采集与处理单元未完全实现分开，速度监测信号与传输均是基于电信号实现的。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的基于光纤传输的速度传感器及其方法，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而采用信号采集单元与处理单元的分体式结构，速度传感信号的产生是光信号，经过光纤传输至信号处理单元后再转换为电信号。通过光信号的传输、以及在车上进行光电信号转换处理，以实现电磁环境下的无衰减、无损传输，避免速度信号在传输过程中受到的电磁辐射和传导干扰。

另一发明目的在于，速度信号仅仅以光的明暗变化的形态产生并传输，以提高速度传感的精度，更为准确地反馈车辆行驶速度和状态。

为实现上述发明目的，所述的基于光纤传输的速度传感器主要包括有：

安装于车下信号采集单元和设置于车上的信号处理单元。

与现有技术的区别之处在于，所述的信号处理单元具有，

光源模块，用于通过光纤通道向信号采集单元传送光信号；

电源模块，用于向信号采集单元和信号处理单元提供电源；

信号处理模块，用于接收通过光纤通道、由信号采集单元反馈的明暗变化的光并将明暗变化的光信号转换为向车载设备提供的电信号。

所述的信号采集单元具有，连接于车轴并随其转动的转盘，转盘上设置有通孔，在通孔两侧设置一对光纤准直器。

如上述基本方案特征，上述速度传感器可用于恶劣的电磁环境中实现速度信号的无损传输，实现高抗干扰信号传输的信号采集单元与处理单元以分体式结构，分设于车上和车下。

信号采集单元的转盘在随同车轮转动的过程中，转盘一侧的一个光纤准直器通过光纤通道从车上取得光源，光通过转盘上的通孔在另一侧的光纤准直器产生明暗交替变化的光信号，这种周期性变化的光信号通过光源接收器、光纤通道传输至车上的信号处理单元再进行光电转换，以形成高低电平变化的电信号，电信号最终传输至车载设备以获得车辆行驶速度的具体数值。

为保持与车轮转动的同步性、提高速度传感的精确度，所述的信号采集单元，包括有安装于轴箱体的安装座，在安装座的内径通过轴承套设一轮芯，轮芯一端通过联轴器连接车轴，轮芯的另一端安装转盘。

为进一步地提高转盘安装结构的稳定性，所述的转盘通过压盖和螺栓压装于轮芯的端部。

基于上述速度传感器的结构改进，本发明同时也实现了下述基于光纤传输的速度传感方法：

即通过信号采集单元将车辆行驶速度以明暗交替变化的光信号形态，由光纤通道传输至信号处理单元；

信号处理单元再将明暗交替变化的光信号转换为具有高低电平变化的电信号，以提供给车载设备用以获得车辆行驶速度的具体数值。

为提高速度信号产生的精确性，所述的信号采集单元具有连接于车轴、并带有通孔的转盘；转盘随同车轮旋转的过程中，在一对光纤准直器之间形成周期性的、明暗交替的光信号变化。

为实现光、电信号之间的完全隔离，所述的信号采集单元设置于构架下方，信号处理单元设置于构架上方。

如上所述，本发明基于光纤传输的速度传感器及其方法具有的优点是：

1、信号采集单元与处理单元具有分体式结构，通过光纤来传输代表车辆行驶速度的明暗交替变化的光信号，使得速度信号能够在较强、较复杂的电磁环境下实现无衰减、无损传输，避免受到电磁辐射和传导干扰。

2、速度信号以明暗交替变化的光信号的形态产生并传输，最大限度地保证速度传感的精度，有利于准确地反映车辆行驶速度和状态。

附图说明

现结合下述附图对本发明做进一步地说明；

图1是基于光纤传输的速度传感原理示意图；

图2是所述信号采集单元的结构示意图；

图3是所述信号处理单元的电路示意图；

如图1至图3所示，光纤准直器1，转盘2，光纤准直器3，光纤通道4，通孔5，安装座6，轴承7，光源收发模块8，光纤束9，车轴10，联轴器11，轮芯12，压盖13，螺栓14，外罩15。

具体实施方式

实施例1，如图1至图3所示，所述的基于光纤传输的速度传感器包括有：

安装于转向架的轴箱体上的信号采集单元、设置于转向架构架上方的信号处理单元。其中，所述的信号处理单元具有，

光源模块，用于通过光纤通道4向信号采集单元传送光信号，在光纤通道4内设置有光纤束9。

电源模块，用于向信号采集单元和信号处理单元提供电源；

信号处理模块，用于接收通过光纤通道4、由信号采集单元反馈的光信号并将光信号转换为向车载设备提供的电信号。

所述的信号采集单元具有，安装于轴箱体的安装座6，在安装座6的内径通过轴承7套设一轮芯12，轮芯12一端通过联轴器11连接车轴10，转盘2通过压盖13和螺栓14压装于轮芯12的另一端的端部。

转盘2上设置有通孔5，在通孔5侧部设置一对光纤准直器1，光纤准直器3，构成了光源收发模块8。

所述基于光纤传输的速度传感方法，是通过信号采集单元将车辆行驶速度以明暗交替变化的光信号形态，由光纤通道4传输至信号处理单元；

信号处理单元再将明暗交替变化的光信号转换为具有高低电平变化的电信号，以提供给车载设备用以获得车辆行驶速度的具体数值。

其中，信号采集单元具有连接于车轴10、并带有通孔5的转盘2。

转盘2随同车轮旋转的过程中，在一对光源发生器1、光源接收器3之间形成周期性的、明暗交替的光信号变化。

信号采集单元的转盘2在随同车轮转动的过程中，转盘2一侧的光纤准直器1通过光纤通道4从车上取得光源，光通过转盘2上的通孔5在另一侧产生明暗交替变化的光信号，这种周期性变化的光信号通过光纤准直器3、光纤通道4传输至车上的信号处理单元再进行光电转换，以形成高低电平变化的电信号，电信号最终传输至车载设备以获得车辆行驶速度的具体数值。

Claims (6)

1.一种基于光纤传输的速度传感器，包括有安装于车下信号采集单元和设置于车上的信号处理单元，其特征在于：

所述的信号处理单元具有，光源模块，用于通过光纤通道(4)向信号采集单元传送亮光；

电源模块，用于向信号采集单元和信号处理单元提供电源；

信号处理模块，用于接收通过光纤通道(4)、由信号采集单元反馈的明暗变化的光信号并将光信号转换为向车载设备提供的电信号；

所述的信号采集单元具有，连接于车轴(10)并随其转动的转盘(2)，转盘(2)上设置有通孔(5)，在通孔(5)两侧设置一对光纤准直器(1)、(3)。

2.根据权利要求1所述的基于光纤传输的速度传感器，其特征在于：所述的信号采集单元，包括有安装于轴箱体的安装座(6)，在安装座(6)的内径通过轴承(7)套设一轮芯(12)，轮芯(12)一端通过联轴器(11)连接车轴(10)，轮芯(12)的另一端安装转盘(2)。

3.根据权利要求2所述的基于光纤传输的速度传感器，其特征在于：所述的转盘(2)，通过压盖(13)和螺栓(14)压装于轮芯(12)的端部。

4.一种基于光纤传输的速度传感方法，其特征在于：通过信号采集单元将车辆行驶速度以明暗变化的光的形态，由光纤通道(4)传输至信号处理单元；

信号处理单元再将光信号转换为具有高低电平变化的电信号，以提供给车载设备用以获得车辆行驶速度的具体数值。

5.根据权利要求4所述的基于光纤传输的速度传感方法，其特征在于：所述的信号采集单元具有连接于车轴(10)、并带有通孔(5)的转盘(2)；

转盘(2)随同车轮旋转的过程中，在一对光纤准直器(1)、(3)之间形成周期性的、明暗交替的光信号变化。

6.根据权利要求4或5所述的基于光纤传输的速度传感方法，其特征在于：所述的信号采集单元设置于构架下方，信号处理单元设置于构架上方。

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