CN202793300U - 一种巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器，属于铁路行车信号采集与监测技术领域。所述检测器包括安装在密封壳体内U型导磁回路、巨磁电阻传感器以及信号处理电路板，该电阻传感器嵌在该U型导磁回路磁通聚集点的磁隙中，该电阻传感器的输出信号端与信号处理电路板的输入端相连接。本实用新型利用巨磁电阻效应制成的传感器，装置简单，对速度和频率不敏感。巨磁感应信号响应快，感应信号不仅能适应高速列车，而且能够适应低速直至停止的列车车轮位置检测。巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器灵敏度高、热稳定性好、具有很强的抗电磁干扰能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铁路车轮位置检测器，特别涉及一种利用巨磁电阻效应实现的适合宽范围车速响应的铁路车轮位置检测器。属于铁路行车信号采集与监测技术领域。
背景技术
目前铁路仍然是我国最主要的运输方式之一。铁路的运行监控和管理系统需要通过车轮传感器来检测列车在线上的运行状态，以确定列车的到达位置、运行速度、车轴温度等参数。而传统的车轮传感器，一是利用带有永磁体铁心的线圈，利用列车车轮掠过时切割磁力线改变线圈磁通产生感生电压脉冲，但是车速过低时感应电压过低，不足以驱动信号检测电路；二是利用霍尔传感器件，在列车车轮经过时改变传感器磁场强度，产生变化信号经放大和整形输出，但是由于霍尔传感器灵敏度、热稳定性、抗电磁干扰等方面性能受限，会影响车轮位置信号采集的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器，具有抗电磁干扰性能。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案是：一种巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器，所述检测器包括安装在密封壳体内的U型导磁回路、电阻传感器以及信号处理电路板；该电阻传感器嵌在该U型导磁回路磁通聚集点的磁隙中，该电阻传感器的输出信号端与信号处理电路板的输入端相连接。
作为优选方案，所述信号处理电路板包括信号放大电路、电压比较电路、峰值保持电路、逻辑转换电路、输出驱动电路；经放大电路放大的分压信号同时输入至峰值保持电路和电压比较电路，进行信号的峰值保持和滞回比较整形，经过逻辑转换电路的逻辑处理后的信号由输出驱动电路输出。
作为优选方案，所述U型导磁回路包括两个梯形纯铁磁极，其中一个纯铁磁极倒置连接在另一个纯铁磁极上，且连接处设有磁通聚集点的磁隙。
作为优选方案，所述U型导磁回路的顶部开口由非磁性板材固定。
作为优选方案，所述电阻传感器是桥式巨磁电阻传感器。
作为优选方案，所述壳体由非磁性材料制成。
本实用新型的技术效果在于：本实用新型巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器具有很强的抗电磁干扰能力，灵敏度高、热稳定性好。该检测器利用巨磁电阻效应制成的传感器，装置简单，对速度和频率不敏感。同时，巨磁感应信号响应快，感应信号的强度与车轮位置有关，而与速度无关，不仅能适应高速列车，而且能够适应低速直至停止的列车车轮位置检测。
附图说明
图1为本实用新型车轮位置检测器的内部侧视图；
图2为本实用新型车轮位置检测器的电路连接示意图；
图3为本实用新型车轮位置检测器的信号处理整体电路图；
图4为本实用新型车轮位置检测器现场安装示意图。
具体实施方式
本实用新型巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器的原理为：
巨磁电阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。巨磁阻是一种量子力学效应，它产生于层状的磁性薄膜结构。这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料有最小的电阻。当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。与利用其他磁效应相比，利用磁电阻效应制成的换能器和传感器，其装置简单，对速度和频率不敏感。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1、图4所示，本实用新型所述巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器包括安装在密封的非磁性材料制成的密封壳体4内的U型导磁回路1、桥式巨磁电阻传感器2和信号处理电路板3组成。
密封壳体4通过三芯电缆对外引出接地线、电源正极和信号接线。该装置按照铁路部门现有的标准通过支架安装在钢轨的一侧。
U型导磁回路1包括一块由电工纯铁加工而成的平板11、一块矩形稀土永磁铁12、两个梯形纯铁磁极13，U型导磁回路的顶部开口由非磁性材料板材14固定和支撑。
两个梯形纯铁磁极13，其中一个纯铁磁极倒置连接在另一个纯铁磁极上，且连接处设有磁通聚集点的磁隙。巨磁电阻传感器2安装在两块纯铁磁极13的磁隙中间。
信号处理电路板3的输入信号端与巨磁电阻传感器2的输出端相连接，置于感应元件的一侧，用于检测磁场强度变化。
如图2、图3所示，本实用新型巨磁电阻效应铁路车轮位置检测器中的信号处理电路板3包括信号放大电路31、电压比较电路32、峰值保持电路33、逻辑转换电路34、输出驱动电路35，信号处理电路板3中有稳压电源为各个部件单电源供电。
当有车轮经过非磁型板材14固定的U型导磁回路1的缺口处时，回路磁阻减小，磁隙间的磁场增强，巨磁电阻传感器2的电阻值减小，使电桥失衡而产生差动电压加在信号放大电路31的输入端，输出的分压信号同时加在电压比较电路32和峰值保持电路33，进行信号的峰值保持和滞回比较整形，经逻辑转换电路34的逻辑处理后的信号由输出驱动电路35输出高电平。当车轮离开时，磁场减弱，置于磁隙中间的巨磁电阻传感器2的电阻元件会呈现较大的电阻，随着车轮的离去，传感信号从最大开始下降时，输出驱动电路35输出低电平，产生与车轮位置同步的信号脉冲，实现了车轴确切位置的检测。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器，其特征在于，所述检测器包括安装在密封壳体内的U型导磁回路、电阻传感器以及信号处理电路板；该电阻传感器嵌在该U型导磁回路磁通聚集点的磁隙中，该电阻传感器的输出信号端与信号处理电路板的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器，其特征在于，所述信号处理电路板包括信号放大电路、电压比较电路、峰值保持电路、逻辑转换电路、输出驱动电路；经放大电路放大的分压信号同时输入至峰值保持电路和电压比较电路，进行信号的峰值保持和滞回比较整形，经过逻辑转换电路的逻辑处理后的信号由驱动电路输出。
3.根据权利要求1所述的巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器，其特征在于，所述U型导磁回路包括两个梯形纯铁磁极，其中一个纯铁磁极倒置连接在另一个纯铁磁极上，且连接处设有磁通聚集点的磁隙。
4.根据权利要求1所述的巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器，其特征在于，所述U型导磁回路的顶部开口由非磁性板材固定。
5.根据权利要求1所述的巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器，其特征在于，所述电阻传感器是桥式巨磁电阻传感器。
6.根据权利要求1所述的巨磁电阻效应的铁路车轮位置检测器，其特征在于，所述壳体由非磁性材料制成。
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Publications (1)
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| CN202793300U true CN202793300U (zh) | 2013-03-13 |
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Cited By (1)
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| CN104655332A (zh) * | 2015-02-04 | 2015-05-27 | 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） | 一种非接触式应力检测系统及方法 |
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2012
- 2012-07-13 CN CN2012203395216U patent/CN202793300U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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| CN104655332A (zh) * | 2015-02-04 | 2015-05-27 | 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） | 一种非接触式应力检测系统及方法 |
| CN104655332B (zh) * | 2015-02-04 | 2016-02-24 | 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） | 一种非接触式应力检测系统及方法 |
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