專利名稱：接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)智能測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量裝置，具體地說是一種接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)智能測量儀。
背景技術(shù)：
接觸網(wǎng)是電氣化鐵路重要的直接行車設(shè)備，是向電力機車和電動車組等安全可靠供電的特殊輸電線路。因此接觸網(wǎng)在鐵路沿線上方所處的位置需要經(jīng)常地進(jìn)行檢測和修正，以保證鐵路車輛的安全可靠運行。而接觸網(wǎng)檢測的兩個主要指標(biāo)就是接觸網(wǎng)的導(dǎo)線高度和拉出值。
早期的測量方式是采用絕緣桿法測量，屬于接觸式測量，其測量誤差大，并存在有安全隱患。后來采用有光學(xué)測量儀和激光測距機等非接觸式測量裝置進(jìn)行檢測。使用這些裝置在測量接觸網(wǎng)過程中的安全性得以提高，但仍存在有測量誤差較大和受外界光線、氣候影響等不利因素。CN96248241號專利公開了一種“超聲波接觸網(wǎng)測量儀”，它是由測試支架和移動滑塊與光路及測距電路組成，在測試支架上設(shè)置有測腳，測腳與鋼軌相接觸，以使測量裝置定位，在測試支架上還設(shè)有水平氣泡、超高測量尺及調(diào)中旋鈕。測量主機與移動滑塊相接，并配有12只軸承，以方便將測量主機移位到測試支架的中心，并與支架垂直。在測量主機內(nèi)裝有透鏡、直角棱鏡、折光鏡及成像板等，主機中有超聲波測距電路以發(fā)射、接收超聲波脈沖信號，然后進(jìn)行積分運算，結(jié)果送顯示器顯示。使用這種裝置測量，當(dāng)測量裝置本身的位置調(diào)準(zhǔn)后，其測量精度高；另外使用時安全性好，且使用壽命長。但所存在的不足是測量操作步驟繁瑣，且有較多的人為調(diào)整因素存在，因此無法真正保證測量的高精度。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是提供一種操作簡便、可真正保證高精度測量的接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)智能測量儀。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)智能測量儀是在測試支架上設(shè)置有測量主機和超聲波探頭，支架兩端設(shè)置測腳，所改進(jìn)之處是超聲波探頭有兩個，分別位于測試支架的兩端，兩超聲波探頭向內(nèi)傾斜并分時工作，每個超聲波探頭中的超聲波發(fā)射和接收傳感器分別通過發(fā)射驅(qū)動電路、回波接收放大電路和脈沖整形電路與測量主機中的中央處理器相連接。將本裝置放置在鐵路的兩根鋼軌之問，測試支架兩端的測腳卡在鋼軌內(nèi)側(cè)，支架兩端的超聲波探頭分別位于兩根鋼軌的上方并向內(nèi)傾斜。通過測量主機控制兩端的兩個超聲波探頭分別向鋼軌上方的接觸網(wǎng)導(dǎo)線發(fā)射超聲波脈沖信號，并接收回波，然后根據(jù)發(fā)射和接收信號的時間差以及超聲波的波速，即可通過測量主機分別計算出該檢測點鋼軌上方的接觸網(wǎng)導(dǎo)線到兩超聲波探頭間的距離。該距離為超聲波波速與發(fā)射、回收時間差之乘積的一半。最后再根據(jù)三角函數(shù)的余弦定理，即可計算出接觸網(wǎng)導(dǎo)線的高度值并同時確定出導(dǎo)線到測試支架上的垂點，由兩根鋼軌中點至導(dǎo)線垂點之間的距離，即可準(zhǔn)確測算出接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)中的拉出值。
本實用新型中的超聲波探頭位于測量主機之外，因而無需在測試支架上進(jìn)行測量主機的人工移動和調(diào)整，只要在鋼軌上放置并固定好本檢測裝置之后，通過兩端的兩個超聲波探頭的分時工作，即可簡便、自動、直接地檢測出接觸網(wǎng)的靜態(tài)參數(shù)。由于測量過程無人干預(yù)和調(diào)整，可直接進(jìn)行測量，所以測量操作過程十分簡便，工作效率提高，且最大限度地消除了人為因素對測量結(jié)果的影響。使用超聲波探頭測量，對環(huán)境氣候條件和光線情況無特殊要求，且不受任何影響，保證了全天候的接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)的檢測，方便了實際工作的需要，是一種更為先進(jìn)、方便和實用的接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)安全測量裝置，對保障電力機車、電動車組的可靠、安全、正點運行，具有重要的推動和保障作用。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型測量主機的電路框圖。
圖3是超聲波探頭的電路框圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型測量儀的測試支架2采用標(biāo)準(zhǔn)的鋁合金軌距尺，在支架兩端的底面設(shè)有卡接鋼軌內(nèi)側(cè)的測腳5，在支架兩端的頂面設(shè)有向內(nèi)側(cè)傾斜的支塊，支塊上分別裝有兩個超聲波探頭1、4。在支架2上還固定有測量主機3，兩超聲波探頭1、4與測量主機3電連接，并受控分時工作。
圖2中，測量主機3由單片機和外圍電路構(gòu)成中央處理器，操作鍵盤、左右超聲波探頭、溫度測量電路、顯示器、時鐘電路、存儲和串行通信電路與中央處理器相接。這其中所設(shè)置的溫度測量電路，是用于檢測環(huán)境溫度，以在高精度檢測時或環(huán)境溫度對超聲波波速影響較大時，自行調(diào)用溫度補償子程序，以對超聲波波速的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補償，實現(xiàn)本測量儀的溫度補償功能。
操作鍵盤與液晶顯示器為本測量儀的人機對話接口，將操作指令傳送到中央處理器，并將中央處理器的工作狀態(tài)及測試數(shù)據(jù)顯示在顯示器上。
本測量儀的測量結(jié)果可以桿號函數(shù)的形式存儲于測量主機內(nèi)，事后可以查詢，也可通過測量主機內(nèi)的串行通信電路與計算機聯(lián)機，由計算機對本次所有的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理和打印輸出，從而降低測量人員的工作強度，提高工作效率。
通過上述方式，即可實現(xiàn)本裝置的智能化自動高精度測量和統(tǒng)計處理。
在圖3中，每個超聲波探頭中均包括有超聲波發(fā)射傳感器6和超聲波接收傳感器7，每個超聲波探頭中的發(fā)射傳感器6通過發(fā)射驅(qū)動電路接中央處理器中89C58單片機的P1.1腳或P1.2腳；接收傳感器7通過回波接收放大電路和脈沖整形電路接單片機的T0或T1腳。40KHz的超聲波脈沖信號由單片機的P1.1或P1.2腳送出，經(jīng)功率放大，驅(qū)動兩個超聲波發(fā)射傳感器6，分時發(fā)出40KHz的超聲波脈沖。兩超聲波接收傳感器7將從目標(biāo)反射的超聲波回波信號接收，并轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)回波接收放大電路放大后，輸入脈沖整形電路(該電路可由閥值可調(diào)的比較器構(gòu)成)，再分別送至單片機的T0或T1端口，作為中斷請求信號，使中央處理器進(jìn)行計時和測量運算。分時工作方式可避免兩超聲波探頭的相互影響，是兩超聲波探頭進(jìn)行可靠工作和準(zhǔn)確測量的基本保證。為提高測量精度，還可采用一點多次測量的方式，將測量數(shù)據(jù)經(jīng)兩次數(shù)字濾波后，完成測量工作。
圖3中，在中央處理器上接有模擬電源控制電路，其輸出分接超聲波探頭中的發(fā)射驅(qū)動電路、回波接收放大電路和脈沖整形電路中的電源接線端上。模擬電源電路用以使電耗較大的超聲波探頭只有在測量需要時啟動并工作，而在其他非測量工作狀態(tài)下則處于關(guān)閉狀態(tài)。這樣可以降低本測量儀的整機消耗，延長電池的使用壽命。
權(quán)利要求1.一種接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)智能測量儀，在測試支架(2)上設(shè)置有測量主機(3)和超聲波探頭(1、4)，支架兩端設(shè)置測腳(5)，其特征在于超聲波探頭有兩個，分別位于測試支架(2)的兩端，兩超聲波探頭向內(nèi)傾斜并分時工作，每個超聲波探頭中的超聲波發(fā)射和接收傳感器(6、7)分別通過發(fā)射驅(qū)動電路、回波接收放大電路和脈沖整形電路與測量主機(3)中的中央處理器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)智能測量儀，其特征在于測量主機(3)由單片機和外圍電路構(gòu)成中央處理器，操作鍵盤、左右超聲波探頭、溫度測量電路、顯示器、時鐘電路、存儲器和串行通信電路與中央處理器相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)智能測量儀，其特征在于在中央處理器上接有模擬電源電路，其輸出分接超聲波探頭中的發(fā)射驅(qū)動電路、回波接收放大電路和脈沖整形電路中的電源接線端。
專利摘要本實用新型涉及一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)智能測量裝置，其結(jié)構(gòu)是在測試支架上設(shè)置有測量主機和超聲波探頭，支架兩端設(shè)置測腳，所改進(jìn)之處是超聲波探頭有兩個，分別位于測試支架的兩端，兩超聲波探頭向內(nèi)傾斜，每個超聲波探頭中的超聲波發(fā)射和接收傳感器分別通過發(fā)射驅(qū)動電路、回波接收放大電路和脈沖整形電路與測量主機中的中央處理器相連接。本實用新型無需進(jìn)行測量主機的移動和調(diào)整，兩個超聲波探頭的分時工作，可直接進(jìn)行測量，操作過程十分簡便，工作效率提高，消除了人為因素對測量結(jié)果的影響。對保障電力機車、電動車組的可靠、安全、正點運行，具有重要的推動和保障作用。
文檔編號G01N29/00GK2660531SQ20032011139
公開日2004年12月1日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者任建祖 申請人:任建祖