CN205273500U - 城轨道岔高频振动信号采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了城轨道岔高频振动信号采集装置,包括一宽带宽振动传感器,用以采集列车通过城轨道岔时铁轨上的振动信号;一与所述宽带宽振动传感器连接的嵌入式主机;所述嵌入式主机包括FPGA核心模块,其包括FPGA芯片,所述FPGA芯片为并行工作的双软核架构,且其中一个软核用于快速采集根据所述振动信号获得的数字信号,另一个软核用于所述数字信号的高速网络传输、控制与协调。本实用新型的采集装置网络通信速度快、采集的速率高采、集针对性强,可实时采集城轨道岔实时监测系统所需频段的高频信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种信号采集装置,尤其涉及一种城轨道岔高频振动信号采集装置,其应用于城轨道实时检测系统。
背景技术
目前,城市轨道交通中的城轨搭载着大量的市民,如果运营线上的铁轨出现断裂,将严重威胁广大市民的人身安全,而轨道道岔部位的铁轨又相对其他部位容易易发生故障。
为此,我国各城市的城轨部门,都制定有相应的运营安全措施,其中就包括日常的轨道维护检修来防止铁轨的断裂。
其中,道岔部位的铁轨,由于其轨道形体厚度的渐变性,使其难于用一般轨道超声探伤的仪器设备来进行维护检修。
现有技术中,一般的是靠具有长期工作经历且经验丰富的维护技术人员,根据目测及低准确率的仪器探伤的方式,凭经验去判断维护检修,判断标准不统一、无预测性、漏判几率高,存在极高的安全隐患。
为了解决上述问题,亟需建立一种城轨道岔实时监测系统。其中,城轨道岔高频振动信号采集装置,就是城轨道岔实时监测系统的“眼睛”。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供城轨道岔高频振动信号采集装置,该采集装置网络通信速度快、采集的速率高采、集针对性强,可实时采集城轨道岔实时监测系统所需频段的高频信号。
为了实现上述实用新型目的,本实用新型所采用的技术方案如下:
城轨道岔高频振动信号采集装置,包括一宽带宽振动传感器,用以采集列车通过城轨道岔时铁轨上的振动信号;一与所述宽带宽振动传感器连接的嵌入式主机。
所述嵌入式主机包括FPGA核心模块,其包括FPGA芯片,所述FPGA芯片为并行工作的双软核架构,且其中一个软核用于快速采集根据所述振动信号获得的数字信号,另一个软核用于所述数字信号的高速网络传输、控制与协调。
在一些具体的实施例中,在所述两个软核之间,还配置有FIFO存储器,用以使信号采集的速度与网络传输的速度协调匹配。
进一步地,所述FIFO存储器的容量为1K*32BIT。
在一些具体的实施例中,所述嵌入式主机还包括带通滤波模块,用以所述振动信号进行带通滤波、幅值适配。
进一步地,所述带通滤波模块的通带为80KHZ-400KHZ。
在一些具体的实施例中,所述嵌入式主机还包括A/D转换模块,用以将经带通滤波、幅值适配后的振动信号转换成数字信号。
在一些具体的实施例中,所述嵌入式主机还包括网络通讯模块,其中一个软核快速采集所述数字信号并将该数字信号现场暂存在FIFO存储器上;另一个软核并行工作,且在FIFO存储器内获取所述数字信号,通过网络通讯模块远程将该数字信号传输至城轨道岔实时监测系统。
在一些具体的实施例中,所述嵌入式主机还包括存储器模块,其包括静态随机存储器、FLASH芯片;其中一个软核的程序运行空间配置在所述静态随机存储器上,其中一个软核的程序存储空间配置在所述FLASH芯片上。
在一些具体的实施例中,所述嵌入式主机还包括电源模块,用以提供与所述带通滤波模块、A/D转换模块、FPGA核心模块、网络通讯模块和存储器模块适配的电流电压。
在一些具体的实施例中,所述嵌入式主机还包括电源接口,用以与220V交流市电连接。
本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果:
本实用新型的城轨道岔高频振动信号采集装置,采用宽带宽振动传感器、FPGA核心模块,并在所述FPGA核心模块的FPGA芯片上采用双软核并行处理模式,其中,一个软核只负责信号采集,另一个负责网络通讯及其他操控,极大的提高了网络通信的速度及采集的速率,不仅符合城轨道岔实时监测系统对采集信号带宽的要求,也达到了对信号采集实时性的要求。进一步,本实用新型采用通带为80KHZ-400KHZ的带通滤波模块,只采集城轨道岔实时监测系统所需频段的高频信号,提高了信号采集的针对性。
附图说明
图1是本实用新型的城轨道岔高频振动信号采集装置的结构示意图。
具体实施方式
为了充分地了解本实用新型的目的、特征和效果,以下将结合附图1对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明。
实施例1
如图1所示,为本实施例的城轨道岔高频振动信号采集装置,其应用于城轨道岔实时监测系统的信号采集部分。
其包括有一个嵌入式主机100、一个与所述嵌入式主机100信号连接的宽带宽振动传感器200。
其中,所述的嵌入式主机100包括有电源接口101、电源模块102、带通滤波模块103、A/D转换模块104、FPGA核心模块105、网络通讯模块106和存储器模块107。
其中,所述电源接口101,用以与220V交流市电连接。
所述电源模块102,其输入端与所述电源接口101连接,输出端分别与所述带通滤波模块103、A/D转换模块104、FPGA核心模块105、网络通讯模块106和存储器模块107连接,以提供与带通滤波模块、A/D转换模块、FPGA核心模块、网络通讯模块和存储器模块适配的电流电压。
所述带通滤波模块103,其输入端与一个宽带宽振动传感器200连接,输出端与所述A/D转换模块104连接,用以对宽带宽振动传感器200采集到的振动信号进行带通滤波、幅值适配。所述带通滤波模块103的通带为80KHZ-400KHZ。
所述A/D转换模块104,其输入端的信号接入部分与带通滤波模块103连接,输入端的控制接入部分与FPGA核心模块105连接,输出端与FPGA核心模块105连接,用以将经带通滤波、幅值适配后的振动信号转换成数字信号。
所述FPGA核心模块105,用以采集信号和数据传输,在本实用新型中,将FPGA核心模块105上的FPGA芯片配置为并行工作的双软核架构,并且在双软核之间配置了FIFO存储器,用以协调恒速信号采样与网络传输速度非恒定之间的速度匹配问题。所述FIFO存储器的容量为1K*32BIT。
其中,一个软核与A/D转换模块104连接,负责数字信号的快速采集;另一个软核与网络通讯模块106、存储器模块107连接,负责所述数字信号的高速网络传输、控制与协调。
所述网络通讯模块106,用以将获取到的数字信号远程传输至城轨道岔实时监测系统300。
所述存储器模块107,包括静态随机存储器SRAM、FLASH芯片;其中,FPGA芯片内的一个软核程序运行空间配置在所述FPGA芯片的内置RAM上,另一个软核程序运行空间配置在存储器模块107的静态随机存储器SRAM上,兼顾了软核的运行速度及FPGA芯片内的有限资源。
FPGA芯片的两个软核,其程序存储空间分别位于存储器模块107的FLASH芯片及FPGA核心模块105的配置芯片上。
具体实施方法为:
A、在城轨道岔轨体上安装宽带宽振动传感器200;
B、所述宽带宽振动传感器200采集城轨列车通过城轨道岔时铁轨上的振动信号;
C、将所述振动信号经过带通滤波模块103过滤、幅值放大后,由A/D转换模块104转换为数字信号;
D、FPGA核心模块105的FPGA芯片内配置有两个软核及FIFO存储器,所述数字信号由一个软核负责在FIFO存储器上进行现场暂存,另一个软核并行工作,在FIFO存储器内获取所述数字信号,通过网络通讯模块远程传输至城轨道岔实时监测系统。
本实用新型的城轨道岔高频振动信号采集装置,采用宽带宽振动传感器、FPGA核心模块,并在所述FPGA核心模块的FPGA芯片上采用双软核并行处理模式,其中,一个软核只负责信号采集,另一个负责网络通讯及其他操控,极大的提高了网络通信的速度及采集的速率,不仅符合城轨道岔实时监测系统对采集信号带宽的要求,也达到了对信号采集实时性的要求。进一步,本实用新型采用通带为80KHZ-400KHZ的带通滤波模块,只采集城轨道岔实时监测系统所需频段的高频信号,提高了信号采集的针对性。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例而已,并非对本实用新型做任何形式上的限制,故凡未脱离本实用新型技术方案的内容,依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (10)
1.城轨道岔高频振动信号采集装置,其特征在于,包括:
一宽带宽振动传感器,用以采集列车通过城轨道岔时铁轨上的振动信号;
一与所述宽带宽振动传感器连接的嵌入式主机;
所述嵌入式主机包括FPGA核心模块,其包括FPGA芯片,所述FPGA芯片为并行工作的双软核架构,且其中一个软核用于快速采集根据所述振动信号获得的数字信号,另一个软核用于所述数字信号的高速网络传输、控制与协调。
2.根据权利要求1所述的城轨道岔高频振动信号采集装置,其特征在于:
在所述两个软核之间,还配置有FIFO存储器,用以使信号采集的速度与网络传输的速度协调匹配。
3.根据权利要求2所述的城轨道岔高频振动信号采集装置,其特征在于:
所述嵌入式主机还包括带通滤波模块,用以所述振动信号进行带通滤波、幅值适配。
4.根据权利要求3所述的城轨道岔高频振动信号采集装置,其特征在于:
所述嵌入式主机还包括A/D转换模块,用以将经带通滤波、幅值适配后的振动信号转换成数字信号。
5.根据权利要求4所述的城轨道岔高频振动信号采集装置,其特征在于:
所述嵌入式主机还包括网络通讯模块,其中一个软核快速采集所述数字信号并将该数字信号现场暂存在FIFO存储器上;另一个软核并行工作,且在FIFO存储器内获取所述数字信号,通过网络通讯模块远程将该数字信号传输至城轨道岔实时监测系统。
6.根据权利要求5所述的城轨道岔高频振动信号采集装置,其特征在于:
所述嵌入式主机还包括存储器模块,其包括静态随机存储器、FLASH芯片;其中一个软核的程序运行空间配置在所述静态随机存储器上,其中一个软核的程序存储空间配置在所述FLASH芯片上。
7.根据权利要求6所述的城轨道岔高频振动信号采集装置,其特征在于:
所述嵌入式主机还包括电源模块,用以提供与所述带通滤波模块、A/D转换模块、FPGA核心模块、网络通讯模块和存储器模块适配的电流电压。
8.根据权利要求1或7所述的城轨道岔高频振动信号采集装置,其特征在于:
所述嵌入式主机还包括电源接口,用以与220V交流市电连接。
9.根据权利要求2所述的城轨道岔高频振动信号采集装置,其特征在于:
所述FIFO存储器的容量为1K*32BIT。
10.根据权利要求3所述的城轨道岔高频振动信号采集装置,其特征在于:
所述带通滤波模块的通带为80KHZ-400KHZ。
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CN201521133080.4U CN205273500U (zh) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | 城轨道岔高频振动信号采集装置 |
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CN107702934A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-02-16 | 广州市光机电技术研究院 | 基于fpga的道岔转辙机工作状态参数采集装置及方法 |
CN109367569A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-02-22 | 广州大铁锐威科技有限公司 | 用于轨道几何参数测量的检测数据同步采集系统和方法 |
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2015
- 2015-12-29 CN CN201521133080.4U patent/CN205273500U/zh active Active
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