CN108860210A - 弓网燃弧光学检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种弓网燃弧光学检测系统，包括设于受电弓上的光学收集装置、设于机车内的光电传感器及驱动电路、与光电传感器及驱动电路连接的信号处理系统，所述光学收集装置将收集的光学信号经传输光纤传输至光电传感器及驱动电路，光电传感器及驱动电路将光信号转化为电信号后发送至信号处理系统，信号处理系统对电信号进行分析和处理实现对弓网燃弧强度和温度的判断进行定位和记录。与现有技术相比，本发明以检测弓网燃弧中燃弧点的紫外光来判断燃弧的现象及强度，同时以红外光检测燃弧温度作为辅助手段，这种多功能的检测装置有利于弓网燃弧检测设备的集成化，有效提高了弓网燃弧故障的检测效率和准确率，降低了检测系统的综合成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种接触网检测技术领域，特别是一种弓网燃弧光学检测。
背景技术
受电弓网良好接触是保证动车组安全运行和乘客生命安全的重要前提。弓网与接触网分离时会产生弓网燃弧现象。弓网燃弧有光特征、热特征和电磁特征。根据这些特征可以实现对弓网燃弧的检测，从而判断弓网受流系统的安全性。目前绝大多数监测是对弓网燃弧单一特征的检测；随着检测手段的成熟，多特征同时监测是弓网燃弧检测的发展方向，这样可有效提高对弓网燃弧现象的准确判断。
如专利公告号为CN203681577U中公开了一种非接触式弓网燃弧检测监测结构。该结构包含车顶检测部分和车内检测部分。车顶检测部分主要包括光学透镜组和红外热成像仪。光学透镜组实现弓网燃弧特征紫外光信号的有效采集。红外热成像仪实现采集弓网运行热图像以及弓网燃弧的温度分布，辅助观察弓网燃弧的信息。
上述发明可以实现弓网燃弧现象的检测，但是仍然存在以下问题：(1)辅助热成像检测系统要求高。由于弓网燃弧持续时间基本在毫秒等级，利用红外热成像仪来获得弓网运行热图像以及弓网燃弧的温度分布，对相机的性能要求相对较高，从而需要较高的成本。(2)紫外成像成本高，该发明中采用紫外光纤束对紫外光进行传输，光纤束均价格昂贵大大增加了检测系统的成本。(3)探测灵敏度低。现有的弓网探测器基本安装在车顶，距离受电弓与接触网接触点有几米远的距离，造成检测系统对微弱弓网燃弧的不敏感。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种弓网燃弧光学检测系统，从而实现对燃弧中燃弧点的紫外光来判断燃弧的现象及强度，同时以红外光检测燃弧温度作为辅助手段，从而提高弓网燃弧故障的检测效率和准确率，而且成本低。
本发明提供了一种弓网燃弧光学检测系统，包括设于受电弓上的光学收集装置、设于机车内经传输光纤与光学收集装置连接的光电传感器及驱动电路、与光电传感器及驱动电路连接的信号处理系统，所述光学收集装置将收集的光学信号经传输光纤传输至光电传感器及驱动电路，光电传感器及驱动电路将光信号转化为电信号后发送至信号处理系统，信号处理系统对电信号进行分析和处理实现对弓网燃弧强度和温度的判断进行定位和记录。
进一步地，所述光学收集装置包括设于受电弓上的紫外探头和红外探头，所述紫外探头和红外探头分别通过传输光纤与光电传感器及驱动电路连接，从而获取紫外和红外光学信号。
进一步地，所述传输光纤包括第一传输光纤、第二传输光纤，所述紫外探头经第一传输光纤与光电传感器及驱动电路连接，红外探头经第二传输光纤与光电传感器及驱动电路连接。
进一步地，所述紫外探头包括从前至后依次设置的紫外光滤光片、荧光玻璃以及第一耦合透镜，所述第一耦合透镜与传输光纤连接。
进一步地，所述红外探头包括用于过滤红外光以外的其他光以及对红外光进行耦合的第二耦合透镜。
进一步地，所述光学收集装置附着在受电弓的上臂的外表面上。
进一步地，所述传输光纤附着在受电弓的上臂以及下臂上。
本发明与现有技术相比，本发明以检测弓网燃弧中燃弧点的紫外光来判断燃弧的现象及强度，同时以红外光检测燃弧温度作为辅助手段，这种多功能的检测装置有利于弓网燃弧检测设备的集成化，有效提高了弓网燃弧故障的检测效率和准确率，降低了检测系统的综合成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明光学收集装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种弓网燃弧光学检测系统，包括设于受电弓7上的光学收集装置1、设于机车内经传输光纤2与光学收集装置1连接的光电传感器及驱动电路3、信号处理系统4，其中：
光学收集装置1用于获取弓网燃弧中的紫外光以及红外光的光信号；光学收集装置1的检测点为接触线和受电弓的滑板接触的位置。
光电传感器及驱动电路3用于光学收集装置1的光信号转换为电信号，值得注意的是，光电传感器及驱动电路3具体用于对光信号的转换以及放大、滤波，光电传感器及驱动电路3位于机车内，这样避免了外界的强电磁、强电压等因素的干扰。
信号处理系统4用于根据光电传感器及驱动电路3发来的电信号进行分析和处理实现对弓网燃弧强度和温度的判断进行定位和记录。
所述光学收集装置1包括设于受电弓上的紫外探头5和红外探头6，紫外探头5和红外探头6均朝向接触线和受电弓的滑板接触的位置；所述紫外探头5和红外探头6分别通过传输光纤2与光电传感器及驱动电路3连接，从而获取紫外和红外光学信号，其中紫外光是用于检测弓网燃弧中的紫外波段，以此作为弓网接触不良的判断依据；红外光则是获取弓网燃弧自身的红外辐射来判断物体的温度状况，辅助判断弓网燃弧现象。
光电传感器及驱动电路3包括光电传感器和驱动电路，光电传感器与驱动电路连接，所述光电传感器用于将光信号转换为电信号，驱动电路则用于将电信号进行放大、滤波以及输出值信号处理系统4，所述电信号为电流信号或电压信号，在此不做具体限定。
为了提高传输的准确性，如图2所示，传输光纤2包括第一传输光纤21、第二传输光纤22，所述紫外探头5经第一传输光纤21与光电传感器及驱动电路3连接，红外探头6经第二传输光纤22与光电传感器及驱动电路3连接，在本发明中，第一传输光纤21与光电传感器及驱动电路3之间、第二传输光纤22与光电传感器及驱动电路3之间均通过光纤插接头连接，光纤插接头采用常规的光纤插接头，在此不做具体限定。
本发明中第一传输光纤21可采用现有技术中的普通光纤。
如图2所示，作为本发明的一种实施方式，紫外探头5包括从前至后依次设置的紫外光滤光片51、荧光玻璃52以及第一耦合透镜53，所述第一耦合透镜53与传输光纤2连接；紫外光滤光片51对紫外光透射，对该波段之外的其它光截止并且截止深度为OD5。荧光玻璃52为表面涂有荧光材料的光学玻璃，荧光材料是一种可以将紫外光转化为可见光的荧光材料，荧光玻璃52提高了对微弱信号的检测。第一耦合透镜53则采用普通的可见光光学镜片，该第一耦合透镜53可以将激发出的可见光耦合进传输光纤2中并传输至光电传感器及驱动电路3。
如图2所示，作为本发明的一种实施方式，红外探头6包括用于过滤红外光以外的其他光以及对红外光进行耦合的第二耦合透镜61。
本发明的工作过程如下：在弓网发生燃弧现象时，弧光发射出大量紫外光子和红外热辐射。紫外光子和红外光到达附着在弓网上的光学收集装置1，紫外光被紫外探头5接收，紫外光透射过紫外滤光片51入射到荧光玻璃52上，荧光玻璃52被紫外光激发产生可见光，产生的可见光被第一耦合透镜53收集进第一传输光纤21中，第一传输光纤21将收集的可见光传输至机车内；同时红外光被红外探头6接收，红外光被第二耦合透镜61耦合至第二传输光纤22中。光电传感器及驱动电路3接收到可见光和红外光后，光电传感器将可见光和红外光的光信号转换成电信号，电信号被驱动电路进行放大、滤波后送至信号处理系统4，通过对电信号的分析和处理实现对弓网燃弧强度和温度的判断并进行定位和记录。
作为本方发明的一种优选方案，如图1所示，所述光学收集装置1附着在受电弓7的上臂8的外表面上，传输光纤2附着在受电弓7的上臂8以及下臂9上，经上臂8以及下臂9的表面进行走线后第一传输光纤21的一端与紫外探头5连接，另一端进入机车内部与光电传感器及驱动电路3连接；第二传输光纤22的一端与红外探头6连接，另一端进入机车内部与光电传感器及驱动电路3连接。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (7)
1.一种弓网燃弧光学检测系统，其特征在于：包括设于受电弓(7)上的光学收集装置(1)、设于机车内经传输光纤(2)与光学收集装置(1)连接的光电传感器及驱动电路(3)、与光电传感器及驱动电路(3)连接的信号处理系统(4)，所述光学收集装置(1)将收集的光学信号经传输光纤(2)传输至光电传感器及驱动电路(3)，光电传感器及驱动电路(3)将光信号转化为电信号后发送至信号处理系统(4)，信号处理系统(4)对电信号进行分析和处理实现对弓网燃弧强度和温度的判断进行定位和记录。
2.根据权利要求要求1所述的弓网燃弧光学检测系统，其特征在于：所述光学收集装置(1)包括设于受电弓上的紫外探头(5)和红外探头(6)，所述紫外探头(5)和红外探头(6)分别通过传输光纤(2)与光电传感器及驱动电路(3)连接，从而获取紫外和红外光学信号。
3.根据权利要求2所述的弓网燃弧光学检测系统，其特征在于：所述传输光纤(2)包括第一传输光纤(21)、第二传输光纤(22)，所述紫外探头(5)经第一传输光纤(21)与光电传感器及驱动电路(3)连接，红外探头(6)经第二传输光纤(22)与光电传感器及驱动电路(3)连接。
4.根据权利要求2或3所述的弓网燃弧光学检测系统，其特征在于：所述紫外探头(5)包括从前至后依次设置的紫外光滤光片(51)、荧光玻璃(52)以及第一耦合透镜(53)，所述第一耦合透镜(53)与传输光纤(2)连接。
5.根据权利要求2或3所述的弓网燃弧光学检测系统，其特征在于：所述红外探头(6)包括用于过滤红外光以外的其他光以及对红外光进行耦合的第二耦合透镜(61)。
6.根据权利要求1所述的弓网燃弧光学检测系统，其特征在于：所述光学收集装置(1)附着在受电弓(7)的上臂(8)的外表面上。
7.根据权利要求1所述的弓网燃弧光学检测系统，其特征在于：所述传输光纤(2)附着在受电弓(7)的上臂(8)以及下臂(9)上。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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