CN2085338U

CN2085338U - 红外轮轨冲角测试仪

Info

Publication number: CN2085338U
Application number: CN 90216439
Authority: CN
Inventors: 杜辉强
Original assignee: Railway Continuous Education Center Scientific Research Inst Of Ministry Of Ra
Current assignee: Railway Continuous Education Center Scientific Research Inst Of Ministry Of Ra
Priority date: 1990-07-21
Filing date: 1990-07-21
Publication date: 1991-09-25

Abstract

红外轮轨冲角测试仪，应用于铁路线路上当列车行进时轮轨冲角的测量。使用红外发光二极管为光源，包括信号发射及接收系统。信号处理系统，采用 8031单片机进行数据处理，用微型打印机打印输出数据，具有测量精度高、稳定性好、造价低、耐冲击、抗震性能好、体积小、重量轻的特点。

Description

本实用新型涉及一种应用于铁路线路上。当列车行进时轮轨间冲角的测量仪器，包括信号发射及接收系统，以及信号处理系统。

中国专利申请，申请号为88220440.8公开了一种轮轨冲角测量装置，它采用气体激光器和激光接收器组成信号发射和接收装置，三组信号发射和接收装置分别置于钢轨两边的相应位置，采用8位单片机8031进行数据采集和处理，由打印机输出冲角。其光源使用能发出连续可见光的氦－氖激光器，与已有的机械式相比，具有测测量精度高、可连续测量多次列车的特点，但其造价高，耗电多、抗震性能较差、重量、体积较大，不便携带，而且由于连续光易受环境背景光的影响，其测试精度也受到影响。

本实用新型的目的是提供一种构思独特、完全新型的轮轨冲角测试仪，其测试精度、造价、便携性、抗震性、使用寿命等方面性能均优于上述已有的测试仪。

本实用新型是这样实现的：

红外轮轨冲角测试仪，由红外发射－接收装置、测试仪主机及连接这两者的同轴电缆组成。其中测试仪主机由8031单片机、微型打印机、高频调制信号产生电路、调制红外信号预处理电路组成。主机59中高频调制红外信号产生电路产生的高频调制红外信号经输出插孔67、68分两路经同轴电缆73送至发射－接收装置上的红外发射头，其中一路送至红外发射管56、57串联而成的两个发射头，另一路送至红外发射管20组成的发射头。发射头1内部由发射管20构成。每个发射头均有其对应的接收头。三套发射、接收头结构、工作原理完全相同。发射－接收装置为一整体，固定于钢轨上，并使发射头、接收头分位于钢轨两侧。车轮通过三对发射、接收头间的空间时，由于瞬时挡光、接收头瞬时无调制信号输出，这种携带着挡光发生的相对时刻及挡光时间长短的信息经同轴电缆69送至主机59中的调制红外信号预处理电路经预处理后再送主机59内的8031单片机进行数据处理，最后由微型打印机60打印输出结果。

本实用新型相比现有技术，具有以下优点：

（1）.发射功率稳定度高

（2）.测量精度高，采用高频调制发射的红外信号，从根本上解决了使用氦－氖激光连续光源测试精度易受环境背景光影响的问题。

（3）.大幅度降低了耗电量，大幅度减小了体积、重量，便于现场测试携带。

（4）.大幅度降低造价。

（5）.抗震性能好，使用寿命长。

（6）.测试时安装更方便。

图1为本实用新型主机构造示意图。

图2为高频调制红外信号产生电路。

图3为红外发射－接收装置示意图。

图4为调制红外信号预处理电路。

参见图1：本实用新型的主机结构示意图。其中主机机体59，高频调制红外信号输出插孔67、68，整机电源开关66，电源指示灯64，单片机8031复位按钮65，调制红外信号接收插孔72，红外信号接收指示灯62，同轴电缆69，高频红外信号接收头3、70、71，打印机60，重复打印按钮63，打印份数设置开关61。重复打印安钮63、打印份数设置开关61分别执行再打印及预设置打印份数的功能，该功能由8031单片机通过软件执行。打印机60与主机体59紧固，形成一整体。主机内部包括：高频调制红外信号产生电路、调制红外信号预处理电路，8031单片机及小型密封铅蓄电池。

参见图2：电容7、9电阻10、11，石英晶体8及或非门12组成振荡器，产生占空比为50％的方波，石英晶体8决定振荡频率，调节电容9，可微调其振荡频率。或非门13为振荡输出缓冲器，分频器14将振荡频率四分频，其输出端可得到一个高频方波。或非门15、51接成反相器做为缓冲器，并使高频信号分两路进行放大。其中一路信号经电容16耦合，送至晶体管17、开关管18及电阻19、热敏电阻50组成的脉冲功率放大电路，由红外发光二极管20将高频电信号转换成高频红外信号向外发送，热敏电阻50是为补偿发射管在环境温度升高时，发射功率下降而引入的。另一路脉冲功率放大电路由电容52耦合，经开关管53，晶体管54及电阻55，热敏电阻58，由串联在一起的两只红外发射管56、57发射信号。整个电路最后经由三个红外发射管20、56、57同时分三路向外发射高频信号，构成了三组红外发射－接收装置的发射光源部分。

参见图3：由红外发射头1发射红外高频脉冲信号，经孔径光阑2被红外接收头3接收，红外发射头和红外接收头均固定在支架6上，支架6通过本垫块5和紧固螺栓4固定在钢轨底部。

参见图4：电阻23为红外接收管21的负载电阻，红外接收管21接收到调制的红外信号之后，通过耦合电容22送至晶体管30、电阻26、27组成的信号放大电路，以及晶体管32、电阻29、电容33、电感34组成的信号放大及选频电路，选频频率由元件33、34决定，所选的频率与发射频率相同，使得非发射频率的光及背景光信号得不到放大。解调由二极管35、电阻37、38、39晶体管42、电容40组成的电路完成。从电容36耦合过来的高频信号经解调以后，变为直流信号。反相器43、44及电阻41组成施密特触发器，对解调以后的波形进行整形，经电阻46限流送至晶体管47进行功率放大。电阻48限制光电耦合器49的电流。光电耦合器49还起到隔离单片机及红外处理电路的作用。本实用新型包括三个完全相同的红外信号预处理电路，它们分别与三组红外发射－接收装置相对应。

这样，根据调制信号的有无，在光电器49的输出端得到稳定的不含高频成份的脉冲输出，所得到的信号送至8031单片机进行处理，经微型打印机输出结果。

下面为本实用新型的具体实施例：

石英晶体8的频率为2.145MHz，发射频率为536KHz，光阑孔径2为1mm，红外发光二极管20、56、57最大功耗P_M＝100mw，发光峰值波长λ_P＝8500 红外接收管21为光电三极管，峰值波长λ_P＝8800

。数据处理为8031单片机，微型打印机60为TPμP－16A型智能打印机。

Claims

1、一种轮轨冲角测试仪，由红外信号发射一接收装置、高频调制红外信号产生电路、调制红外信号预处理电路、8031单片机及微型打印机组成，其特征在于：

<1>高频调制红外信号产生电路由晶体振荡器电路连接分频电路，分频电路连接缓冲器及功率放大电路，

<2>调制红外信号预处理电路由信号放大电路、选频电路连接解调电路，解调电路连接施密特触发器组成的整形电路，最后通过光电耦合器与单片机连接，

<3>发射-接收装置为一整体，固定于钢轨上，并使发射头、接收头分位于钢轨两侧。

2、根据权利要求1所述的轮轨冲角测试仪，其特征在于：光源选用红外发光二极管，高频调制信号接收管选用光电三极管。

3、根据权利要求1所述的轮轨冲角测试仪，其特征在于：所说的高频调制红外信号产生电路是由或非门12、13，晶振8及电阻10、11、电容7、9组成的振荡器产生的振荡信号，经分频器14分频之后，再经缓冲器15、51分成两路，最后送至由晶体管17、54，二极管18、53，电阻19、55、50、58及红外发光二极管20、56、57组成的脉冲功率放大电路发出高频调制红外信号。

4、根据权利要求1所述的轮轨冲角测试仪，其特征在于：所说的调制红外信号预处理电路，首先由光电三极管21接收高频红外调制信号，通过耦合电容22送至晶体管30、电阻26、27组成的信号放大电路以及晶体管32、电阻29、电容33、电感34组成的信号放大及选频电路，再经由二极管35、电阻37、38、39晶体管42、电容40组成的解调电路及由反相器43、44、电阻41组成的波形整形电路，最后送至由晶体管47、电阻46、48，光电耦合器49组成的功率放大电路完成高频红外信号的预处理工作。

5、根据权利要求1所述的轮轨冲角测试仪，其特征在于：数据处理采用单片机，打印机采用微型打印机。