CN106124839B - 用于轨道移频信号的便携式检测仪及其检测方法 - Google Patents

Abstract

一种用于轨道移频信号的便携式检测仪及其检测方法，所述检测仪是由磁阻传感、温度传感、信号调理、模数转换、DSP微处理器、WIFI通信、LCD显示和供电单元构成；所述检测方法是由磁阻传感单元检测铁轨内移频电流有效值检测方法和轨道移频电流频率检测方法组成，检测仪及检测方法实现了在任意一条流过移频电流信号的铁轨上完成对移频电流信号频率和有效值的检测，省去了在引接线处进行移频信号检测的不便，避免了轨道移频信号检测时高速行驶的列车给检测人员带来的安全隐患，减小了劳动强度，提高了工作效率，使铁路电务段对移频信号的检测更加方便，安全，而且体积小，重量轻，操作简单、续航时间长等优点。

Description

用于轨道移频信号的便携式检测仪及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种轨道移频信号检测仪及其检测方法，具体是一种采用于ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞系统，实施对轨道移频信号检测的便携式检测仪及其检测方法。

随着我国高速铁路技术和规模的不断发展，列车的运行速度和运行密度不断增加，给铁路调度控制及安全运行提出了更高的要求。轨道移频信号是轨道电路中的通信信号，承载着列车位置和运行速度等信息，在列车位置检测和调度控制方面起重要作用，便捷、快速、精确的检测出轨道移频信号的频率和有效值，快速地判断移频信号的准确性以及移频设备的运行情况，及时发现轨道移频信号失准以及移频设备的故障，对保障铁路的安全运行具有重要的现实意义。

便携式轨道移频信号检测仪主要负责轨道电路的安装、调试及车站内移频设备的日常维护和检测，现有的轨道移频信号检测仪具备轨道移频信号载频和低频的检测以及实时显示检测结果的功能。但目前轨道移频信号检测装置的传感单元是需要形成闭合磁通回路的钳形电流互感器，如雷泽宽在《轨道移频信号在线综合测试仪》中所述，移频信号模拟量输入通道采用电流钳输入模块。钳形电流互感器在轨道移频信号检测中主要存在三方面不足：首先，电流钳闭合的回路结构，要求其必须将被测引线或电缆放置在钳口的中央处进行检测，在信号检测过程中，高速驶来的列车可能导致检测人员慌乱，不容易将钳形电流互感器摘下，引发事故；其次，轨道电路长度在1-2千米，若要对轨道电路内全部移频设备进行全面的检测，则需要到达轨道电路的两端的接引线处进行测量，增加了操作人员劳动强度；再次，钳形互感器体积较大，在高山、高架轨道处作业时不易携带， 拖延了检测时间，降低了检测效率。

现有的轨道移频信号检测仪在信号频率的检测方法上主要分为两类，时域法和频域法。时域法常采用过零比较法和史忠科在《轨道电路移频信号参数测量系统》中采用的可消除零点偏移影响的非过零比较法。时域法虽然可以检测出移频信号的参数，但这种方法的实现受设备工作频率的影响很大，能够达到的精度有限，且无法准确地反应移频信号频率特征；频域法如张玉荣在《铁路移频轨道电路传输信号的上/下边频检测方法》和魏学业在《采用傅里叶变换技术的移频轨道电路测试装置》所述，利用FFT算法计算移频信号频率参数，FFT算法的精度与设置采样频率和计算点数相关，在满足奈奎斯特采样定理条件下提高频率分辨率则需要增加FFT计算点数，这会给微处理器带来很大负担，使检测效率低、速度慢。又如杨帆《铁路移频信号检测系统设计与实现》中提到的ZFFT频谱放大技术，将信号经过采样、移频、低通滤波、重采样、FFT计算、比值校正进行频率检测，但此方法仍需要大量采集数据支持，且计算复杂，并没有解决算法效率低、处理速度慢的问题。

发明人曾经在“基于HMC1001的移频信号检测仪的开发”一文中介绍过一款移频信号检测装置，用于ZPW-2000A移频信号的频率检测，但此装置只具备ZPW-2000A移频信号的频率检测功能，而且使用的HMC1001单轴传感器能够测量磁场的范围很小，无法在铁轨内部电流较大时进行移频电流信号的频率检测，也无法检测铁轨中移频电流信号的有效值，具有明显的局限性，实际的应用性能存在不足。

发明内容

基于上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种方便携带的随时随地检测的一种用于轨道移频信号的便携式检测仪及其检测方法，同时，解决现有移频表钳形互感器在对轨道移频电流信号检测时，只能在引接线或传输电缆上进行检测不便以及在列车驶来时电流钳难于取下的问题。

为了克服上述现有技术的不足以及存在的问题，本发明采取如下技术方案实现本发明的目的，本发明所采取的具体技术方案如下。

一种用于轨道移频信号的便携式检测仪，包括信号调理单元、模数转换单元、DSP微处理器单元、WIFI通信单元、LCD显示单元和供电单元；其特征在于：所述检测仪中增设有磁阻传感单元和温度传感单元，所述磁阻传感单元是检测铁轨中移频电流感生磁场；所述温度传感单元是检测磁阻传感器所处环境温度，DSP根据环境温度对磁阻传感器的输出灵敏度进行补偿；磁阻传感单元和温度传感单元输出的差分信号进入信号调理单元，经过滤波和放大后为检测仪提供信号源，实现在铁轨上对铁轨内移频电流信号有效值和频率的检测；

所述磁阻传感单元是由一个单轴磁阻传感器HMC1021和一个双轴磁阻传感器HMC1022构成三轴磁场检测单元，以及由电源芯片MAX662A、集成电源场效应晶体管IRF7106构成脉冲电压电路；所述单轴磁阻传感器HMC1021和双轴磁阻传感器HMC1022是由LM2596-5.0提供5V工作电压，传感器正常工作时，三个轴向的磁阻电桥受到外部磁场在三轴方向的磁场分量影响，分别输出三路差分电压，差分电压的大小反映每轴方向磁场分量的磁感应强度，三路差分电压从传感器输出后进入差分滤波电路；所述磁阻传感单元还包括由MAX662A与集成场效应晶体管IRF7106构成传感单元的脉冲电压电路，脉冲的触发采用手动触发方式，集成场效应晶体管IRF7106的2、3引脚通过手动开关与检测仪5V电源连接，检测仪上电后，当闭合开关时，集成场效应晶体管IRF7106的2、3引脚由低电平跳变到高电平，此时，在集成场效应晶体管IRF7106的5、6、7、8 引脚共同连接的电容上会产生16V脉冲电压，16V 脉冲电压分别经过三轴的S/R电流带，形成3-4A脉冲电流，置位传感器；当开关断开时，产生反向脉冲，复位传感器；

所述温度传感单元是由NTC热敏电阻器及其外围电路构成，NTC热敏电阻器安装在磁阻传感器附近，NTC热敏电阻器与三个标准电阻组成惠斯通电桥，电桥施加5V电压，受温度的影响，NTC热敏电阻器电阻发生变化，使电桥输出差分电压，电桥输出端与差分放大电路相连。

本发明一种如上所述的用于轨道移频信号的便携式检测仪的检测方法，所述检测方法是由磁阻传感单元检测铁轨内移频电流有效值检测方法和轨道移频电流频率检测方法组成；

所述磁阻传感单元检测铁轨中移频电流有效值检测方法是磁阻传感器通过感应铁轨外围磁场在空间三个轴向的磁感应强度，输出差分电压，差分电压经高通滤波和放大后，经模数转换成为数字量进入DSP中，磁阻传感器的三轴成三维立体结构；进入DSP的三轴的数字量分别为D ₀₁、D ₀₂、D ₀₃，利用均方根算法求取三轴轨道移频电流信号的有效值D ₁、D ₂、D ₃，三路差分电压放大电路的倍数均为100，则传感器输出的三路差分电压的真实值分别为：

（1）

（），在5V标准电压下，设传感器的输出精度为V/Gs，随温度变化而变化，NTC热敏电阻器为核心的温度传感单元检测磁阻传感器的工作温度，通过拟合的传感器温度特性输出曲线得到具体值；因此，每轴的磁感应强度为：

（2）

式中的单位为Gs，由三轴磁场得出铁轨外围磁感应强度大小为：

（3）

根据铁轨外围磁场与内部电流的关系计算出铁轨内移频电流信号的有效值；

所述轨道移频电流频率检测方法是利用磁阻传感单元与表笔都进行轨道移频信号的频率检测，无需考虑衰减系数、放大倍数等参数，频率的检测方法只利用一路信号，设任意一路轨道移频信号，首先利用950Hz采样率对进行带通采样，之后对采样后数字量进行低通数字滤波，滤除高频干扰，然后进行FFT运算以及汉宁窗下的频率校正，提取频率参数并显示在屏幕上。

本发明上述技术方案改进了现有ZPW-2000A型轨道移频信号检测仪及其检测方法，支持外部移动设备，如手机和电脑，接入检测仪WIFI网络，实现检测仪与接入设备的无线数据传输。

相比采用钳形电流互感器的移频表，本发明技术方案可以实现在任意一条流过移频电流信号的铁轨上完成对移频电流信号频率和有效值的检测，省去了在引接线处进行移频信号检测的麻烦，打破了在引接线处进行移频信号检测的局限性，降低了操作人员的安全隐患，减小了操作工人的劳动强度，提高了工作人员的工作效率，使铁路电务段对移频信号的检测更加方便。

检测仪同时具有结构简单，体积小，重量轻，维修方便，加工成本低、生产效率高、操作简单、续航时间长等优点 。

本发明对移频信号频率的检测采用基于带通采样的FFT算法，结合汉宁窗下双谱线校正算法，区别于传统的FFT算法和ZFFT频谱放大技术，具有更加简单、快速、高效的计算特征。

本发明研发一款小型化、智能化的便携式轨道移频信号检测仪，在保留表笔式电流检测功能的基础上，采用三轴磁阻效应传感单元代替钳形互感器，解决了钳形互感器只能够在引线处进行移频信号检测的局限性。利用磁阻传感单元实现了在钢轨上对铁轨中移频电流频率和有效值的检测。频率的检测可以判定移频信号设备的工作情况，有效值的检测可以为轨道电路设备故障诊断提供分析数据。

本发明采用的磁阻传感器在地磁检测、涡流检测、管道漏磁、三轴陀螺仪等多个领域都有应用，但本发明采用一个单轴和一个双轴磁阻传感器组成三轴磁阻传感单元，专用于ZPW-2000A轨道移频信号频率和有效值的检测。考虑磁阻传感器的温度特性，通过温度传感器实时获得磁阻传感器工作温度，根据传感器在不同温度下的灵敏度计算得到外部磁感应强度值，进而根据铁轨外围磁场与内部电流的关系获得铁轨内部电流的有效值，解决了由于温度变化导致传感器输出灵敏度变化对检测仪的检测结果产生的影响。

附图说明

图1是本检测仪的结构框图。

图2是本检测仪以HMC1021、HMC1022为核心的磁阻传感单元和信号调理电路原理图。

图3是本检测仪自动放大电路原理图。

图4是本检测仪以NTC热敏电阻器为核心的温度传感单元与信号调理电路原理图。

图5是本检测仪模数转换单元电路原理图。

图6是本检测仪WIFI通信单元电路原理图。

图7是本检测仪LCD显示单元电路原理图。

图8本检测仪检测位置的正面图。

图9本检测仪检测位置的侧面图。

图中：1：主机；2：铁轨断面；3：传感器；4：铁轨侧面。

具体实施方式

实施一种用于轨道移频信号的便携式检测仪，该检测仪包括磁阻传感单元、温度传感单元、信号调理单元、模数转换单元、DSP微处理器单元、WIFI通信单元、LCD显示单元和供电单元；其中：所述磁阻传感单元是检测铁轨中移频电流感生磁场；所述温度传感单元是检测磁阻传感器所处环境温度，DSP根据环境温度对磁阻传感器的输出灵敏度进行补偿；磁阻传感单元和温度传感单元输出的差分信号进入信号调理单元，经过滤波和放大后为检测仪提供信号源，实现在铁轨上对铁轨内移频电流信号有效值和频率的检测。

实施上述的磁阻传感单元，该磁阻传感单元是由一个单轴磁阻传感器HMC1021和一个双轴磁阻传感器HMC1022构成三轴磁场检测单元，以及由电源芯片MAX662A、集成电源场效应晶体管IRF7106构成脉冲电压电路；所述单轴磁阻传感器HMC1021和双轴磁阻传感器HMC1022是由LM2596-5.0提供5V工作电压，传感器正常工作时，三个轴向的磁阻电桥受到外部磁场在三轴方向的磁场分量影响，分别输出三路差分电压，差分电压的大小反映每轴方向磁场分量的磁感应强度，三路差分电压从传感器输出后进入差分滤波电路；所述磁阻传感单元还包括由MAX662A与集成场效应晶体管IRF7106构成传感单元的脉冲电压电路，脉冲的触发采用手动触发方式，集成场效应晶体管IRF7106的2、3引脚通过手动开关与检测仪5V电源连接，检测仪上电后，当闭合开关时，集成场效应晶体管IRF7106的2、3引脚由低电平跳变到高电平，此时，在集成场效应晶体管IRF7106的5、6、7、8 引脚共同连接的电容上会产生16V脉冲电压，16V 脉冲电压分别经过三轴的S/R电流带，形成3-4A脉冲电流，置位传感器；当开关断开时，产生反向脉冲，复位传感器。

实施上述的温度传感单元，该温度传感单元是由NTC热敏电阻器及其外围电路构成，NTC热敏电阻器安装在磁阻传感器附近，NTC热敏电阻器与三个标准电阻组成惠斯通电桥，电桥施加5V电压，受温度的影响，NTC热敏电阻器电阻发生变化，使电桥输出差分电压，电桥输出端与差分放大电路相连。

实施一种如上所述的用于轨道移频信号的便携式检测仪的检测方法，所述检测方法是由磁阻传感单元检测铁轨内移频电流有效值检测方法和轨道移频电流频率检测方法组成。

所述磁阻传感单元检测铁轨中移频电流有效值检测方法是磁阻传感器通过感应铁轨外围磁场在空间三个轴向的磁感应强度，输出差分电压，差分电压经高通滤波和放大后，经模数转换成为数字量进入DSP中，磁阻传感器的三轴成三维立体结构；进入DSP的三轴的数字量分别为D ₀₁、D ₀₂、D ₀₃，利用均方根算法求取三轴轨道移频电流信号的有效值D ₁、D ₂、D ₃，三路差分电压放大电路的倍数均为100，则传感器输出的三路差分电压的真实值分别为：

（1）

（），在5V标准电压下，设传感器的输出精度为V/Gs，随温度变化而变化，NTC热敏电阻器为核心的温度传感单元检测磁阻传感器的工作温度，通过拟合的传感器温度特性输出曲线得到具体值；因此，每轴的磁感应强度为：

（2）

式中的单位为Gs，由三轴磁场得出铁轨外围磁感应强度大小为：

（3）

根据铁轨外围磁场与内部电流的关系计算出铁轨内移频电流信号的有效值。

上述的轨道移频电流频率检测方法是利用磁阻传感单元与表笔都进行轨道移频信号的频率检测，无需考虑衰减系数、放大倍数等参数，频率的检测方法只利用一路信号，设任意一路轨道移频信号，首先利用950Hz采样率对进行带通采样，之后对采样后数字量进行低通数字滤波，滤除高频干扰，然后进行FFT运算以及汉宁窗下的频率校正，提取频率参数并显示在屏幕上。

为了便于理解本发明的目的、技术方案及优点，下面结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施方案仅仅用于解释本发明，并不用于对本发明进行限定。

如附图1所示，本发明一种基于DSP的用于轨道移频信号的便携式检测仪的结构框图，包括磁阻传感单元、温度传感单元、信号调理单元、模数转换单元、DSP微处理器单元、WIFI通信单元、LCD显示单元和供电单元，其中：

如附图2所述，磁阻传感单元采用一个单轴磁阻传感器HMC1021、一个双轴磁阻传感器HMC1022磁阻传感器组成三轴磁阻单元，采用5V电压供电。三轴磁阻传感单元将三轴方向的磁感应强度转换成三路差分电压分别从OUT+和OUT-、OUT+（A）和OUT-（A）、OUT+（B）和OUT-（B）输出，每个输出端连接有高通差分滤波电路，滤除低频和直流干扰；脉冲电压电路由电源芯片MAX662A与集成场效应晶体管IRF7106组成，IRF7106的2、3引脚通过手动开关与检测仪5V电源连接，检测仪上电后，当闭合开关时，IRF7106的2、3引脚由低电平跳变到高电平，此时，在IRF7106的5、6、7、8 引脚共同连接的电容上会产生16V脉冲电压，16V 脉冲电压分别经过三轴的S/R电流带，形成3-4A脉冲电流，置位传感器。当开关断开时，产生反向脉冲，复位传感器。传感器的置位和复位可以恢复传感器出厂精度，保持传感器的输出线性度，保证检测仪传感单元的正常、可靠的感应铁轨外围磁场。

如附图3所述，R10、R11、R12、R13组成分压电路，将0-500V移频电压衰减为原来的1/100，衰减后的信号进入AD623A，AD623A的RG+和RG-与CD4051和四个增益电阻相连，CD4051是一款八通道电子开关，DSP根据判断V4OUT+和V4OUT-输出模拟量的数值，通过控制CD4051的地址端A、B、C的高低电平，选通0、1、2、3通道，改变AD623A增益电阻，自动调节放大倍数，保证0-500V移频电压信号的检测精度。放大后的信号通过V4OUT和V4GND进入模数转换电路。放大器的放大倍数为4档，增益电阻、放大倍数与量程分别对应为： 1.2K~100倍~0-5V、2.05K~50倍~5-10V、11.1K~10倍~10-100V、100M~1倍~100-500V。

如附图4所述，小型NTC热敏电阻器如图中RP1所示，与电阻R16、R17、R18组成惠斯通电桥，施加5V工作电压，温度变化时，RP1阻值发生变化，电桥输出端与AD623A模拟量输入端连接，差分电压经过AD623A放大器放大后直接通过V6OUT和V6GND进入模数转换电路。

如附图5所述，模数转换单元选用ADI公司的AD7606 16位八通道数据采集芯片。RANGE引脚接地，选择模拟量的输入范围为±5V；SER/BYTE SEL引脚和DB15/BYTE SEL引脚分别接两个10K分压电阻，将芯片设置为并行输出模式；将接地，启动BD0到BD15的16位数据输出总线，数据输出总线与DSP的外部存储器接口（EMIFA）连接。AD7606的V1、V2、V3为磁阻传感单元的三路差分模拟量输入通道，V4为表笔接入的0-500V移频电压测量通道，V5为表笔接入的0-5A移频电流测量通道，V6为温度传感单元的测量通道。

如附图6所述，WIFI模块为乐鑫公司的ESP-8266模块，采用3.3V电压供电，与DSP之间通过UART_1连接。DSP通过UART_1的TXD引脚向芯片写入AT指令，设置模块工作模式和连接模式，控制ESP8266数据的发送和接收。

如附图7所述，创龙4.3寸液晶触摸屏幕与DSP的VPIF总线连接， TSC2046EIPW为屏幕控制器，与DSP的SPI1_SOMI、SPI1_SIMO、SPI1_SCSn、SPI1_CLK连接，实现触摸屏的触摸位置信息检测，根据屏幕的触摸情况，实现检测仪程序的暂停/启动。

如附图8、附图9所述，若检测铁轨中的移频电流信号，首先将检测仪开机，打开传感单元电源，具体的检测过程如下：

（1）检测仪开机后程序初始化，检测仪首先判断GPIO0[5]的高低电平判断传感单元是否开启，若传感单元开启，GPIO0[5]为高电平，执行磁阻单元检测轨道移频电流信号程序；

（2）当检测仪置于铁轨上方时，磁阻传感单元感应铁轨中移频电流感生的磁场，输出差分电流信号；

（3）差分信号经过模拟滤波和放大后进入AD进行模数转换，DSP开始进行2050点数据采集（前两点信号与真实值偏差较大，舍去）；

（4）利用FIR数字滤波器进行二次滤波，启动均方根算法、FFT、双谱线校正、参数计算、结果显示等程序，最终将检测结果显示在屏幕上，如此循环；

（5）当传感器受到外部强磁干扰时手动操作置位/复位开关，脉冲电路产生幅值为3-4A，宽度为2μS的双向脉冲电流，对传感器进行置位和复位设置。

当所述检测仪利用表笔进行移频电压信号测量时，信号的检测过程如下：

（1）关闭传感单元电源；

（2）将表笔与主体机按照指定接口连接；

（3）检测仪判断传感单元未开启，电压量程档位设置为最大500V处，直接采集通道4模拟量，采集2050点。在第一次循环完成后，根据所得幅值结果判断模拟量档位，进行档位切换，再一次采集2050点；

（4）采集数据经过FIR滤波后，启动均方根算法、FFT、双谱线校正、参数计算、结果显示等程序，最终将检测结果显示在屏幕上，如此循环。

当所述检测仪利用表笔对进行移频电流信号测量时，信号的检测过程如下：

（1）关闭传感单元电源；

（2）将表笔与主体机按照指定接口连接；

（3）检测仪判断传感单元未开启，则直接采集通道5模拟量，采集2050点；

（4）采集数据经过FIR滤波后，启动均方根算法、FFT、双谱线校正、参数计算、结果显示等程序，最终将检测结果显示在屏幕上，如此循环。

当所述检测仪在无线数据通信时，数据通信的过程如下：

（1）检测仪开机后WIFI信号即开启，并在初始化过程中进入服务器模式，开接收中断，监测外部设备连接情况；

（2）当外部设备搜寻到外部网络并连接到WIFI网络时，检测仪检测到接入的设备，进入接收中断服务子程序，根据外部设备的指令发送采集数据；

（3）数据的发送是实时且连续的，直到有结束命令或检测仪关机，数据传输停止。

Claims (2)

1.一种用于轨道移频信号的便携式检测仪，包括信号调理单元、模数转换单元、DSP微处理器单元、WIFI通信单元、LCD显示单元和供电单元；其特征在于：所述检测仪中增设有磁阻传感单元和温度传感单元，所述磁阻传感单元是检测铁轨中移频电流感生磁场；所述温度传感单元是检测磁阻传感器所处环境温度，DSP根据环境温度对磁阻传感器的输出灵敏度进行补偿；磁阻传感单元和温度传感单元输出的差分信号进入信号调理单元，经过滤波和放大后为检测仪提供信号源，实现在铁轨上对铁轨内移频电流信号有效值和频率的检测；

所述磁阻传感单元是由一个单轴磁阻传感器HMC1021和一个双轴磁阻传感器HMC1022构成三轴磁场检测单元，以及由电源芯片MAX662A、集成电源场效应晶体管IRF7106构成脉冲电压电路；所述单轴磁阻传感器HMC1021和双轴磁阻传感器HMC1022是由LM2596-5.0提供5V工作电压，传感器正常工作时，三个轴向的磁阻电桥受到外部磁场在三轴方向的磁场分量影响，分别输出三路差分电压，差分电压的大小反映每轴方向磁场分量的磁感应强度，三路差分电压从传感器输出后进入差分滤波电路；所述磁阻传感单元还包括由MAX662A与集成场效应晶体管IRF7106构成传感单元的脉冲电压电路，脉冲的触发采用手动触发方式，集成场效应晶体管IRF7106的2、3引脚通过手动开关与检测仪5V电源连接，检测仪上电后，当闭合开关时，集成场效应晶体管IRF7106的2、3引脚由低电平跳变到高电平，此时，在集成场效应晶体管IRF7106的5、6、7、8 引脚共同连接的电容上会产生16V脉冲电压，16V 脉冲电压分别经过三轴的S/R电流带，形成3-4A脉冲电流，置位传感器；当开关断开时，产生反向脉冲，复位传感器；

所述温度传感单元是由NTC热敏电阻器及其外围电路构成，NTC热敏电阻器安装在磁阻传感器附近，NTC热敏电阻器与三个标准电阻组成惠斯通电桥，电桥施加5V电压，受温度的影响，NTC热敏电阻器电阻发生变化，使电桥输出差分电压，电桥输出端与差分放大电路相连。

2.一种用于如权利要求1所述的用于轨道移频信号的便携式检测仪的检测方法，所述检测方法是由磁阻传感单元检测铁轨内移频电流有效值检测方法和轨道移频电流频率检测方法组成；

所述磁阻传感单元检测铁轨中移频电流有效值检测方法是磁阻传感器通过感应铁轨外围磁场在空间三个轴向的磁感应强度，输出差分电压，差分电压经高通滤波和放大后，经模数转换成为数字量进入DSP中，磁阻传感器的三轴成三维立体结构；进入DSP的三轴的数字量分别为D ₀₁、D ₀₂、D ₀₃，利用均方根算法求取三轴轨道移频电流信号的有效值D ₁、D ₂、D ₃，三路差分电压放大电路的倍数均为100，则传感器输出的三路差分电压的真实值分别为：

（1）

（），在5V标准电压下，设传感器的输出精度为V/Gs，随温度变化而变化，NTC热敏电阻器为核心的温度传感单元检测磁阻传感器的工作温度，通过拟合的传感器温度特性输出曲线得到具体值；因此，每轴的磁感应强度为：

（2）

式中的单位为Gs，由三轴磁场得出铁轨外围磁感应强度大小为：

（3）

根据铁轨外围磁场与内部电流的关系计算出铁轨内移频电流信号的有效值；

所述轨道移频电流频率检测方法是利用磁阻传感单元与表笔都进行轨道移频信号的频率检测，无需考虑衰减系数、放大倍数参数，频率的检测方法只利用一路信号，设任意一路铁轨内的移频电流信号为，首先利用950Hz采样率对进行带通采样，之后对采样后数字量进行低通数字滤波，滤除高频干扰，然后进行FFT运算以及汉宁窗下的频率校正，提取频率参数并显示在屏幕上。