CN114396909B - 一种轨道高低不平顺检测装置及相关标定方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种轨道高低不平顺检测装置及相关标定方法和系统，该装置包括：壳体，设置于壳体内的加速度计组件、拉线位移计组件和信号采集处理电路；加速度计组件、拉线位移计组件分别与信号采集处理电路电连接；信号采集处理电路包括：位移计通道电路和加速度计通道电路，以及与位移计通道电路和加速度计通道电路连接的处理器；处理器用于在对加速度计组件和拉线位移计组件进行标定的过程中，根据位移计通道电路采集的位移信号和加速度计通道电路采集的加速度信号，对位移计通道电路和加速度计通道电路中数字电位器的电阻大小进行控制，以满足预设的标定要求。可实现对加速度计和位移计的自动标定，提高了标定效率，避免了现场标定的种种不便。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道高低不平顺检测装置及相关标定方法和系统。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
轨道不平顺是指铁路两根钢轨在高低和左右方向与钢轨理想位置几何尺寸的偏差。轨道不平顺主要包括：高低(左、右)、轨距、轨向(左、右)、水平、三角坑等。轨道不平顺对机车车辆系统是一种外部激扰，是产生机车车辆系统震动的主要根源，对轨道几何不平顺的准确测量是保障铁路行车安全的重要手段。目前主要通过安装在列车上的轨道检测系统进行定期动态检测。
目前，对轨道不平顺的准确测量，主要采用基于惯性基准的轨道几何测量方法，其中高低(左右)测量主要采用了加速度计传感器和拉线位移计。高低加速度计和拉线位移计共同安装在车体上，拉线位移计的拉线端固定在轴箱处，由于车轮在运行中与轨道表面密贴，视车轮上轴箱处等同于轨顶面。拉线位移计测量车体(或构架)相对于轨道的位移，加速度计通过二次积分测量车体相对于惯性基准的位移，通过安装车体的惯性组件进行车体的姿态修正，得到轨道高低参数。
为了保证轨道不平顺测量的准确性，需要对位移计信号通道的增益和加速度信号通道的增益、相位进行标定，并且在日常检测应用中，由于传感器、调理电路存在器件参数的变化，检测系统也需要定期调整和标定。
当前的标定方法，需要将拉线位移计和加速度计从安装车辆上拆卸下来，再安装在标定台上进行，这种方式的一个示例参照图1所示，拉线位移计的拉线一端固定，开启标定台，使拉线位移计和加速度计进行往复式正弦运动。此时拉线位移计和加速度传感器在标定的驱动下产生位移和加速度信号变化(电流或电压)，由拉线位移计测量的标定台的位移和加速度计二次积分得到的位移应该在时间和相位上一致。
因为轨检系统采用典型的模拟运算比例电路和放大电路对拉线位移计和加速度计的信号进行调理，并通过二阶有源低通滤波电路对加速度计信号进行低通滤波。受电路中元器件参数及滤波电路电气特性的影响，需要对位移计通道和加速度计通道的电路进行调节，使由两种传感器得到的位移一致。
目前的系统中，对位移计信号通道的增益和加速度信号通道的增益、相位采用滤波电路、调零电路、放大电路等，需要人工调节这些电路中机械电位器和双联电位器的旋钮或引线螺丝，改变电阻实现零位、增益和相位的调节，并且通过人工点击检测系统中测量波形图的波形峰峰值，确定是否满足标定要求，需要经过有专门培训的人员进行操作，花费时间较长，而现场维护时间一般有限，往往不能达到最好的标定效果。并且，如需更换新的加速度传感器和拉线位移计，也只能进行现场标定，效率不高。
发明内容
本发明实施例提供一种轨道高低不平顺检测装置，包括：
壳体，以及设置于所述壳体内的加速度计组件、拉线位移计组件和信号采集处理电路；
所述加速度计组件、拉线位移计组件分别与所述信号采集处理电路电连接；
所述信号采集处理电路，包括：位移计通道电路和加速度计通道电路，以及分别与所述位移计通道电路和加速度计通道电路连接的处理器；所述处理器用于在对加速度计组件和拉线位移计组件进行标定的过程中，根据位移计通道电路采集的位移信号和加速度计通道电路采集的加速度信号，对所述位移计通道电路和加速度计通道电路中数字电位器的电阻大小进行控制，以满足预设的标定要求。
进一步地，所述位移计通道电路，包括：第一放大电路和第一调零电路，所述第一放大电路的输入端连接所述拉线位移计组件的位移信号输出端，所述第一放大电路的输出端连接所述第一调零电路的输入端；
所述加速度计通道电路，包括依次连接的二阶滤波器、第二放大电路和第二调零电路，所述二阶滤波器的输入端连接所述加速度计组件的信号输出端，所述二阶滤波器的输出端连接所述第二放大电路的输入端，所述第二放大电路的输出端连接所述第二调零电路的输入端；
所述第一放大电路、第二放大电路、第一调零电路和第二调零电路中的数字电位器采用单通道数字电位器；
所述二阶滤波器中数字电位器采用双通道数字电位器。
进一步地，所述信号采集处理电路还包括：模数转换电路；所述模数转换电路一端分别与所述第一调零电路的输出端和第二调零电路的输出端相连，另一端与所述处理器相连，用于将经过第一调零电路和第二调零电路处理的位移信号和加速度信号进行模数转换后输入给所述处理器。
进一步地，所述信号采集处理电路还包括：串行数据通信接口芯片及与其连接的串行数据通信接口；所述串行数据通信接口芯片及串行数据通信接口用于连接外部上位机，将所述轨道高低不平顺检测装置处理后的加速度信号和/或位移信号发送至上位机，以及从上位机接收轨道高低不平顺结果数据并返回至所述处理器。
进一步地，所述处理器分别与第一放大电路、第二放大电路、第一调零电路和第二调零电路和二阶滤波器中的数字电位器通过总线连接，用于向所述第一放大电路、第二放大电路、第一调零电路和第二调零电路和二阶滤波器中的数字电位器输入用于控制电位器电阻大小的控制信号。
本发明实施例还提供一种对轨道高低不平顺检测装置进行标定的方法，包括：
所述轨道高低不平顺检测装置的处理器，通过输出控制信号以调整位移计通道电路中的数字电位器的电阻大小，得到最接近振动台的振动幅值D且满足预设的精度要求的大小为d2的位移信号；
所述处理器利用得到的所述位移信号，通过输出控制信号调整加速度计通道电路中的数字电位器的电阻大小，以使得经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据在预设的阈值范围内达到最小。
进一步地，所述轨道高低不平顺检测装置的处理器，通过输出控制信号以调整位移计通道电路中的电位器的电阻大小，得到最接近所述振动幅值D且满足预设的精度要求的位移信号，包括：
所述处理器比较经拉线位移计组件输出的位移信号与振动台的振动幅值D，通过输出控制信号以调整位移计通道电路中第一放大电路的单通道数字电位器的电阻大小，使经调零放大和模数转换处理后的位移信号最接近所述振动幅值D且满足预设的精度要求，得到大小为d2的位移信号并输出。
进一步地，所述处理器利用得到的所述位移信号，通过输出控制信号调整加速度计通道电路中的电位器的电阻大小，使得经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据在预设的阈值范围内达到最小，包括：
所述处理器将所述位移信号置零，接收上位机返回的置零后的位移信号与加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据；
所述处理器将接收到的轨道高低不平顺结果数据与d2进行比较，并通过输出控制信号调整加速度计通道电路中第二放大电路的单通道数字电位器的电阻大小，将经调零放大和模数转换后的位移信号和加速度信号发送给上位机，并接收上位机返回的轨道高低不平顺结果数据，直至从上位机接收的轨道高低不平顺结果数据最接近于d2；
所述处理器将位移信号的大小恢复至d2，并将经过调零放大和模数转换后的加速度信号一并发送给上位机；接收上位机返回的轨道高低不平顺结果数据，通过控制加速度计通道电路的二阶滤波器中双通道电位器的电阻大小以调整相位，使得轨道高低不平顺结果数据的值在预设的阈值内达到最小。
本发明实施例还提供一种标定装置，用于对前述轨道高低不平顺检测装置进行标定，所述标定装置包括：
位移计通道处理模块，用于通过输出控制信号以调整位移计通道电路中的电位器的电阻大小，得到最接近振动台的振动幅值D且满足预设的精度要求的大小为d2的位移信号；
加速度计通道处理模块，用于利用得到的所述位移信号，通过输出控制信号调整加速度计通道电路中的数字电位器的电阻大小，以使得经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据在预设的阈值范围内达到最小；
通信模块，用于将经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号发送给上位机，并接收上位机返回的合成的轨道高低不平顺结果数据。
本发明实施例还提供一种标定系统，包括：前述轨道高低不平顺检测装置和上位机；
所述上位机，用于在标定过程中，接收所述轨道高低不平顺检测装置发送的经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号，并对所述位移信号和加速度信号进行合成计算，得到轨道高低不平顺结果数据并返回给所述轨道高低不平顺检测装置。
本发明实施例还提供一种轨道高低不平顺检测装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前述方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行如前述方法的计算机程序。
本发明实施例提供了轨道高低不平顺检测装置及相关标定方法和系统，其中轨道高低不平顺检测装置采用了集成式和小型化设计，将原本分散的拉线位移计、加速度计及现有技术中设置于机车内的信号处理电路等进行了集成，取消了现有技术中机车内的模拟通道电路板，而安装空间仅和原来的拉线位移计的体积相同。提高了数据传输可靠性，减少了设备的占用空间。并且，这种设计，轨道高低不平顺测量需要拉线位移计和加速度计共同作用，而其中拉线位移计的拉线为易损件，需定期更换，现有技术在拉线位移计更换后需要重新进行现场标定和加速计进行平衡，采用本发明实施例提供的轨道高低不平顺检测装置后，由于该装置采用整体组件的设计，可以出厂前即完成精细标定，在现场直接更换拉线位移计组件即可，减少了现场的标定工作的复杂程度，提高了维修更换的效率。
并且，轨道高低不平顺检测装置中的信号采集处理电路采用了数字电位器使得该轨道高低不平顺检测装置的标定过程可采用程序自动计算合成数据，并控制电路中的数字电位器进行自动标定代替人员手工标定成为可能，减少了对专业技术人员的依赖，减少了标定时间，提高了标定的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为现有技术中拉线位移计和加速度计标定过程的示意图；
图2为本发明实施例提供的轨道高低不平顺检测装置机械结构的剖面示意图；
图3为本发明实施例提供的轨道高低不平顺检测装置中信号采集处理电路的示意图；
图4为本发明实施例提供的信号采集处理电路的示意图；
图5为本发明实施例提供的该轨道高低不平顺检测装置进行标定的方法的流程图；
图6为本发明实施例步骤S52的具体实施方式的流程图；
图7为本发明实施例提供的加速度信号、位移信号和合成后轨道不平顺结果信号的波形图；
图8为本发明实施例提供的标定装置的结构框图；
图9为本发明实施例提供的标定系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
为了解决现有技术中存在的加速度计和拉线位移计只能在现场进行标定，以及标定过程中，需要人工参与调节电路中机械电位器和双联电位器旋钮以至满足标定要求的过程所带来的耗费时间长、效率低、标定效果不够好的问题，本发明的发明人对现有技术进行了改进，将负责轨道高低测量的拉线位移计和加速度计及负责处理加速度信号和位移信号的信号采集处理电路集成于同一个装置当中，通过软件和硬件结合的方式，实现在标定过程中，对信号采集处理电路中的数字电位器进行调节，以实现自动标定的目的。具体地，本发明实施例提供了一种轨道高低不平顺检测装置，参照图2所示，该装置包括：
壳体1，以及设置于壳体1内的加速度计组件2、拉线位移计组件3和信号采集处理电路4；
加速度计组件2、拉线位移计组件3分别与信号采集处理电路4电连接；
信号采集处理电路4，包括：位移计通道电路和加速度计通道电路，以及分别与所述位移计通道电路和加速度计通道电路连接的处理器；所述处理器用于在对加速度计组件和拉线位移计组件进行标定的过程中，根据位移计通道电路采集的位移信号和加速度计通道电路采集的加速度信号，对所述位移计通道电路和加速度计通道电路中数字电位器的电阻大小进行控制，以满足预设的标定要求。
参照图2所示，拉线位移计组件3包含弹簧舱、绕线轴和多圈线绕电位器等部件，其具体结构与现有拉线位移计结构类似，在此不再赘述。
图3所示的是现有技术中典型的二阶滤波电路(二阶有源低通滤波电路)的示意图，该电路对加速度计输出的加速度信号进行低通滤波。受电路中元器件参数及滤波电路电气特性的影响，需要对位移计通道电路和加速度计通道电路进行调节，使两种传感器得到的位移大小一致。
现有技术在标定过程中，需要人工使用双联电位器实现相位的调节。双联电位器还存在可调角度小，调节精度低，且两个电阻的变化一致性不高的问题，轨检系统高低通道的标定需人工仔细耐心分别调整增益和相位，花费时间较长，而现场维护时间一般有限，往往不能达到最好的标定效果。
而本发明实施例中，不论是位移计通道电路还是加速度计通道电路，均采用了数字电位器，以配合处理器对其电位大小进行自动控制和调节。数字电位器可采用数控方式调节电阻值，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小和寿命长等优点，以采用8位或10位的数字电位器代替模拟滤波电路中的增益和零位电位器(双联电阻)为例，改进后的电路的性能更稳定。
进一步地，参照图4所示的信号采集处理电路的示意图，位移计通道电路，包括：第一放大电路41和第一调零电路42，所述第一放大电路41的输入端连接拉线位移计组件3的位移信号输出端，第一放大电路41的输出端连接第一调零电路42的输入端；
还是参照图2所示的电路图，加速度计通道电路，包括：依次连接的二阶滤波器43、第二放大电路44和第二调零电路45，所述二阶滤波器43的输入端连接所述拉线加速度计组件3的信号输出端，所述二阶滤波器43的输出端连接所述第二放大电路44的输入端，所述第二放大电路44的输出端连接所述第二调零电路45的输入端；
所述第一放大电路41、第二放大电路44、第一调零电路42和第二调零电路45中的数字电位器采用单通道数字电位器；
所述二阶滤波器43中数字电位器采用双通道数字电位器。
继续参照图2所示的电路图，上述信号采集处理电路还可以包括：模数转换电路46；模数转换电路46一端分别与所述第一调零电路42的输出端和第二调零电路45的输出端相连，另一端与处理器47相连，用于将经过第一调零电路42和第二调零电路45处理的位移信号和加速度信号进行模数转换后输入给处理器47。
在本发明实施例中，处理器47还用于控制模数转换模块(AD)46对经过电路(第一放大电路、第一调零电路、二阶滤波器、第二放大电路等)调理的加速度和位移计信号进行采样和模数转换后发送至上位机。
继续参照图2所示的电路图，上述信号采集处理电路还包括：串行数据通信接口芯片48及与其连接的串行数据通信接口49；串行数据通信接口芯片48及对应的接口49用于连接外部上位机，将轨道高低不平顺检测装置处理后的加速度信号和/或位移信号发送至上位机，以及从上位机接收轨道高低不平顺结果数据并返回至处理器47。
上述串行数据通信接口例如RS422总线接口、RS485总线接口或CAN总线接口等多种，相应地，采用对应的芯片和通信协议实现处理器与外部上位机之间的通信连接。
进一步地，所述处理器47分别与第一放大电路41、第二放大电路44、第一调零电路42和第二调零电路45和二阶滤波器中的数字电位器通过总线(例如串行外设接口(SerialPeripheral Interfac，SPI)总线、I2C总线等)连接，用于向第一放大电路41、第二放大电路44、第一调零电路42和第二调零电路45和二阶滤波器43中的数字电位器输入用于控制电位器电阻大小的控制信号。
上述轨道高低不平顺检测装置采用了集成式和小型化设计，将原本分散的拉线位移计、加速度计及现有技术中设置于机车内的信号处理电路(包括滤波板及模数转换模块)等进行了集成。取消了现有技术中机车内的模拟通道电路板，而安装空间仅和原来的拉线位移计的体积相同。提高了数据传输可靠性，减少了设备的占用空间。并且，这种设计，轨道高低不平顺测量需要拉线位移计和加速度计共同作用，而其中拉线位移计的拉线为易损件，需定期更换，现有技术在拉线位移计更换后需要重新进行现场标定和加速计进行平衡，采用本发明实施例提供的轨道高低不平顺检测装置后，由于该装置采用整体组件的设计，可以出厂前即完成精细标定，在现场直接更换即可，减少了现场的标定工作的复杂程度，提高了维修更换的效率。
轨道高低不平顺检测装置中的信号采集处理电路采用了数字电位器，使得采用程序自动计算合成数据，并控制电路中的数字电位器进行自动标定代替人员手工标定成为可能，减少了对专业技术人员的依赖，减少了标定时间，提高了标定的效率。
基于上述轨道高低不平顺检测装置的具体结构和实现原理，本发明实施例还提供了一种对该轨道高低不平顺检测装置进行标定的方法，参照图5所示，该方法包括：
S51、轨道高低不平顺检测装置的处理器，通过输出控制信号以调整位移计通道电路中的数字电位器的电阻大小，得到最接近振动台的振动幅值D且满足预设的精度要求的大小为d2的位移信号；
S52、处理器利用得到的所述位移信号，通过输出控制信号调整加速度计通道电路中的数字电位器的电阻大小，以使得经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据在预设的阈值范围内达到最小。
上述方法的实现原理即使用一个已知的位移信号，来标定加速度信号，两个信号的幅值叠加理想状态下应为零或接近于零，即在预设的阈值范围内达到稳定的最小值时，拉线位移计组件和加速度计组件即完成了标定。
进一步地，上述步骤S51在具体实施时，可通过下述过程实现：处理器比较经拉线位移计组件输出的位移信号与振动台的振动幅值D，通过输出控制信号以调整位移计通道电路中第一放大电路的单通道数字电位器的电阻大小，使经调零放大和模数转换处理后的位移信号最接近所述振动幅值D且满足预设的精度要求，得到大小为d2的位移信号并输出。
进一步地，上述步骤S52在具体实施时，参照图6所示，可通过下述过程实现：
S61、处理器将位移信号置零，接收上位机返回的置零后的位移信号与加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据；
S62、处理器将接收到的轨道高低不平顺结果数据与d2进行比较，并通过输出控制信号调整加速度计通道电路中第二放大电路的单通道数字电位器的电阻大小，将经调零放大和模数转换后的位移信号和加速度信号发送给上位机，并接收上位机返回的轨道高低不平顺结果数据，直至从上位机接收的轨道高低不平顺结果数据最接近于d2；
S63、处理器将位移信号的大小恢复至d2，并将经过调零放大和模数转换后的加速度信号一并发送给上位机；接收上位机返回的轨道高低不平顺结果数据，通过控制加速度计通道电路的二阶滤波器中双通道电位器的电阻大小以调整相位，使得轨道高低不平顺结果数据的值在预设的阈值内达到最小。
为了更好地说明上述标定过程，以下以一个具体的实例说明：
对轨道高低不平顺检测装置进行标定时，将本发明实施例提供的轨道高低测量装置安装于轨检标定台上(安装方法可参照现有技术)，标定台的往复机构按照设计频率(f0)和幅值(D)进行往复运动，假设轨道高低测量装置输出系数未经标定的位移计信号d0和加速度信号a0。
轨道高低不平顺检测装置加速度计组件和拉线位移计组件经信号采集处理电路处理后，由信号采集处理电路中的MCU(处理器)发送至上位机，分别为位移信号d1、加速度信号a1，上位机将两者合成得到轨道高低不平顺数据lprf0。
在检测模式下，轨道高低不平顺装置中的MCU只负责向上位机发送经过处理的位移信号和加速度信号，上位机只负责对位移信号和加速度信号进行合成计算。而在标定模式下，上位机还需要将自身得到的轨道高低不平顺数据lprf0返回给轨道高低不平顺装置中的MCU。
信号采集处理电路对位移信号的处理，包括放大、调零和模数转换等，对加速度信号的处理包括滤波、放大、调零和模数转换等。
在检测模式下，高低测量装置内的MCU只发送数据，上位机只接收数据进行合成计算。在标定模式下，上位机通过RS422总线向下位机发送合成的轨道高低不平顺结果lprf0。
在标定模式下，高低组件MCU首先通过比较位移信号d1与振动台的振动幅值D，通过SPI调整位移计通道放大电路增益数字电位器，使位移计信号d1最接近D且满足系统精度要求，此时位移计信号为d2。
在MCU中程序的控制下，将位移计信号置零，此时lprf0为加速度计经信号调零和上位机二次积分后计算出的位移值。此位移值通过RS422总线发送MCU，通过MCU和d2数据进行比较，并通过SPI调整加速度计通道电路中放大电路的数字电位器(增益电位器)，使lprf0最接近于d2。
在MCU中程序的控制下，恢复位移计信号d2，MCU同步传输经过增益调整的位移计信号和加速度计信号，此时上位机将二者合成得到轨道高低不平顺结果lprf1。MCU控制加速度计通道中双通道数字电位器调整相位，上位机继续计算lprf1的值，直至反馈个MCU的lprf1的值达到最小(即稳定在一个最小值)。
参照图7所示的信号波形图，最下方的为MCU输出给上位机的经过调零增益(放大)后加速度信号(单边高低，比如左高低)的波形，中间的为MCU输出给上位机的经过调零增益(放大)后的位移信号(单边高低，比如左高低)的波形，最上方的为两者合成后的轨道高低不平顺结果信号的波形，通过调整双通道数字电位器，使合成的信号的幅值变小，当合成后的轨道不平顺结果信号的幅值在预设的范围内稳定在最小值时，则标定完成。
本发明实施例中还提供了一种标定装置及相关系统，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与前述标定方法相似，因此该装置的实施可以参见前述标定方法的实施，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种标定装置，用于对如前述的轨道高低不平顺检测装置进行标定，参照图8所示，标定装置包括：
位移计通道处理模块81，用于通过输出控制信号以调整位移计通道电路中的数字电位器的电阻大小，得到最接近振动台的振动幅值D且满足预设的精度要求的大小为d2的位移信号；
加速度计通道处理模块82，用于利用得到的所述位移信号，通过输出控制信号调整加速度计通道电路中的数字电位器的电阻大小，以使得经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据在预设的阈值范围内达到最小；
通信模块83，用于将经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号发送给上位机，并接收上位机返回的合成的轨道高低不平顺结果数据。
本发明实施例还提供一种标定系统，参照图9所示，该系统包括：如前述的轨道高低不平顺检测装置91和上位机92；其中：
上位机92，用于在标定过程中，接收轨道高低不平顺检测装置发送的经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号，并对位移信号和加速度信号进行合成计算，得到轨道高低不平顺结果数据并返回给轨道高低不平顺检测装置。
本发明实施例还提供一种轨道高低不平顺检测装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前述的标定方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行如前述的标定方法的计算机程序。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轨道高低不平顺检测装置，其特征在于，包括：
壳体，以及设置于所述壳体内的加速度计组件、拉线位移计组件和信号采集处理电路；
所述加速度计组件、拉线位移计组件分别与所述信号采集处理电路电连接；
所述信号采集处理电路，包括：位移计通道电路和加速度计通道电路，以及分别与所述位移计通道电路和加速度计通道电路连接的处理器；所述处理器用于在对加速度计组件和拉线位移计组件进行标定的过程中，根据位移计通道电路采集的位移信号和加速度计通道电路采集的加速度信号，对所述位移计通道电路和加速度计通道电路中数字电位器的电阻大小进行控制，以满足预设的标定要求；
处理器具体用于，通过输出控制信号以调整位移计通道电路中的数字电位器的电阻大小，得到最接近振动台的振动幅值D且满足预设的精度要求的位移信号；利用得到的所述位移信号，通过输出控制信号调整加速度计通道电路中的数字电位器的电阻大小，以使得经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据在预设的阈值范围内达到最小；
其中，通过输出控制信号以调整位移计通道电路中的数字电位器的电阻大小，得到最接近所述振动幅值D且满足预设的精度要求的位移信号，包括：
所述处理器比较经拉线位移计组件输出的位移信号与振动台的振动幅值D，通过输出控制信号以调整位移计通道电路中第一放大电路的单通道数字电位器的电阻大小，使经调零放大和模数转换处理后的位移信号最接近所述振动幅值D且满足预设的精度要求，得到大小为d2的位移信号并输出；
所述处理器利用得到的所述位移信号，通过输出控制信号调整加速度计通道电路中的电位器的电阻大小，使得经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据在预设的阈值范围内达到最小，包括：
所述处理器将所述位移信号置零，接收上位机返回的置零后的位移信号与加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据；
所述处理器将接收到的轨道高低不平顺结果数据与d2进行比较，并通过输出控制信号调整加速度计通道电路中第二放大电路的单通道数字电位器的电阻大小，将经调零放大和模数转换后的位移信号和加速度信号发送给上位机，并接收上位机返回的轨道高低不平顺结果数据，直至从上位机接收的轨道高低不平顺结果数据最接近于d2；
所述处理器将位移信号的大小恢复至d2，并将经过调零放大和模数转换后的加速度信号一并发送给上位机；接收上位机返回的轨道高低不平顺结果数据，通过控制加速度计通道电路的二阶滤波器中双通道电位器的电阻大小以调整相位，使得轨道高低不平顺结果数据的值在预设的阈值内达到最小。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位移计通道电路，包括：第一放大电路和第一调零电路，所述第一放大电路的输入端连接所述拉线位移计组件的位移信号输出端，所述第一放大电路的输出端连接所述第一调零电路的输入端；
所述加速度计通道电路，包括依次连接的二阶滤波器、第二放大电路和第二调零电路，所述二阶滤波器的输入端连接所述加速度计组件的信号输出端，所述二阶滤波器的输出端连接所述第二放大电路的输入端，所述第二放大电路的输出端连接所述第二调零电路的输入端；
所述第一放大电路、第二放大电路、第一调零电路和第二调零电路中的数字电位器采用单通道数字电位器；
所述二阶滤波器中数字电位器采用双通道数字电位器。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述信号采集处理电路还包括：模数转换电路；所述模数转换电路一端分别与所述第一调零电路的输出端和第二调零电路的输出端相连，另一端与所述处理器相连，用于将经过第一调零电路和第二调零电路处理的位移信号和加速度信号进行模数转换后输入给所述处理器。
4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述信号采集处理电路还包括：串行数据通信接口芯片及与其连接的串行数据通信接口；所述串行数据通信接口芯片及串行数据通信接口用于连接外部上位机，将所述轨道高低不平顺检测装置处理后的加速度信号和/或位移信号发送至上位机，以及从上位机接收轨道高低不平顺结果数据并返回至所述处理器。
5.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述处理器分别与第一放大电路、第二放大电路、第一调零电路和第二调零电路和二阶滤波器中的数字电位器通过总线连接，用于向所述第一放大电路、第二放大电路、第一调零电路和第二调零电路和二阶滤波器中的数字电位器输入用于控制电位器电阻大小的控制信号。
6.一种对如权利要求1-5任一项所述的轨道高低不平顺检测装置进行标定的方法，其特征在于，包括：
所述轨道高低不平顺检测装置的处理器，通过输出控制信号以调整位移计通道电路中的数字电位器的电阻大小，得到最接近振动台的振动幅值D且满足预设的精度要求的大小为d2的位移信号；
所述处理器利用得到的所述位移信号，通过输出控制信号调整加速度计通道电路中的数字电位器的电阻大小，以使得经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据在预设的阈值范围内达到最小；
所述轨道高低不平顺检测装置的处理器，通过输出控制信号以调整位移计通道电路中的数字电位器的电阻大小，得到最接近所述振动幅值D且满足预设的精度要求的位移信号，包括：
所述处理器比较经拉线位移计组件输出的位移信号与振动台的振动幅值D，通过输出控制信号以调整位移计通道电路中第一放大电路的单通道数字电位器的电阻大小，使经调零放大和模数转换处理后的位移信号最接近所述振动幅值D且满足预设的精度要求，得到大小为d2的位移信号并输出；
所述处理器利用得到的所述位移信号，通过输出控制信号调整加速度计通道电路中的电位器的电阻大小，使得经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据在预设的阈值范围内达到最小，包括：
所述处理器将所述位移信号置零，接收上位机返回的置零后的位移信号与加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据；
所述处理器将接收到的轨道高低不平顺结果数据与d2进行比较，并通过输出控制信号调整加速度计通道电路中第二放大电路的单通道数字电位器的电阻大小，将经调零放大和模数转换后的位移信号和加速度信号发送给上位机，并接收上位机返回的轨道高低不平顺结果数据，直至从上位机接收的轨道高低不平顺结果数据最接近于d2；
所述处理器将位移信号的大小恢复至d2，并将经过调零放大和模数转换后的加速度信号一并发送给上位机；接收上位机返回的轨道高低不平顺结果数据，通过控制加速度计通道电路的二阶滤波器中双通道电位器的电阻大小以调整相位，使得轨道高低不平顺结果数据的值在预设的阈值内达到最小。
7.一种标定装置，其特征在于，用于对如权利要求1-5任一项所述的轨道高低不平顺检测装置进行标定，所述标定装置包括：
位移计通道处理模块，用于通过输出控制信号以调整位移计通道电路中的数字电位器的电阻大小，得到最接近振动台的振动幅值D且满足预设的精度要求的大小为d2的位移信号；
加速度计通道处理模块，用于利用得到的所述位移信号，通过输出控制信号调整加速度计通道电路中的数字电位器的电阻大小，以使得经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号合成的轨道高低不平顺结果数据在预设的阈值范围内达到最小；
通信模块，用于将经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号发送给上位机，并接收上位机返回的合成的轨道高低不平顺结果数据。
8.一种标定系统，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一项所述的轨道高低不平顺检测装置和上位机；
所述上位机，用于在标定过程中，接收所述轨道高低不平顺检测装置发送的经过调零放大和模数转换处理后的位移信号和加速度信号，并对所述位移信号和加速度信号进行合成计算，得到轨道高低不平顺结果数据并返回给所述轨道高低不平顺检测装置。
9.一种轨道高低不平顺检测装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求6所述方法的计算机程序。
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