車輪傳感器信號處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于信號技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種信號處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]車輪傳感器輸出信號具以下重要特征:1)輸出信號頻率與幅度呈正比例關(guān)系，正常車輪傳感器輸出信號頻率高對應(yīng)幅值越高，幅值低對應(yīng)的頻率低。2)車輪壓到車輪傳感器正中心位置時，輸出信號過零，發(fā)生極性切換，通過該車輪傳感器信號的零點位置可準(zhǔn)確定位車輪位置，過零點處脈沖信號如圖1所示，車輪傳感器信號的實際有效信息主要在過零點位置，信號的過零點位置就是實際車輪壓到車輪傳感器正中心的位置，在識別到車輪傳感器信號的過零點位置時，此時對應(yīng)的車輪正好在車輪傳感器的正中間位置，以此來準(zhǔn)確定位列車位置，后續(xù)車輛安全運行參數(shù)探測傳感器據(jù)此位置信息來實現(xiàn)對列車特定部位的精確探測。實際計算列車速度是通過計算同一輪軸壓過兩安裝間距固定(目前鐵路設(shè)備通常設(shè)置為250_或270_)的車輪傳感器的時間差，速度V=(傳感器安裝間距L)/(車輪壓過兩傳感器的時間差值A(chǔ) t)。軸距計算是通過計算兩輪軸壓過同一車輪傳感器的時間差值計算出，軸距D =速度V*(相鄰兩車輪壓過同一車輪傳感器的時間差A(yù)tl)。速度、軸距計算用的時間差值計算基準(zhǔn)點均為車輪傳感器信號的過零點。以上分析進一步得出，車輪傳感器信號的提取實質(zhì)對車輪傳感器信號過零點位置的提取。
[0003]經(jīng)過現(xiàn)場大量數(shù)據(jù)收集分類總結(jié)，現(xiàn)場干擾信號分為以下三種:
[0004](1)、高頻干擾，車輪傳感器輸出有效信號頻率不高(〈100HZ)，所以，高頻干擾可以通過濾波、屏蔽等技術(shù)手段進行處理；
[0005](2)、振動干擾，振動干擾主要是由于車輪傳感器安裝固定支架不牢固導(dǎo)致傳感器振動造成的，此問題可以通過安裝支架從源頭上進行解決；
[0006](3)、50HZ工頻干擾，干擾信號的處理問題主要集中在50HZ工頻干擾上，該頻率點在有效信號頻段內(nèi)，很難處理，是本實用新型所要解決的重點。
[0007]但50HZ工頻這個頻率點恰好也在我們車輪傳感器輸出有效信號的頻段內(nèi)。所以從理論上分析，單純從頻率上提取該有效信號的手段是不可行的，一些設(shè)備廠家采用專用高速運算的CPU處理器期望通過頻譜分析、數(shù)字濾波器方式來處理，實際應(yīng)用效果并不理想，一方面小信號識別率不高，別一方面處理帶來的延時導(dǎo)致過零點不準(zhǔn)，導(dǎo)致測速、測軸距不準(zhǔn)。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型為解決上述技術(shù)問題，提出一種車輪傳感器信號處理系統(tǒng)，根據(jù)有用信號的幅度與頻率對應(yīng)關(guān)系的特點，通過設(shè)置幅度門限以及脈寬門限來提取有用信號。
[0009]本實用新型采用的技術(shù)方案是:車輪傳感器信號處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫模塊、前級差分處理模塊、幅度判斷模塊以及脈寬判斷模塊；
[0010]所述數(shù)據(jù)庫模塊用于存儲現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)得到有用信號的幅度與頻率的映射表，并存儲映射表；
[0011]所述前級差分處理模塊用于將原始的差分車輪傳感器信號轉(zhuǎn)換為共地信號，并進行濾波處理；
[0012]所述幅度判斷模塊用于將經(jīng)前級差分處理模塊處理后得到的信號作為輸入，根據(jù)映射表設(shè)定若干幅度判別門限值，得到若干觸發(fā)脈寬信號；
[0013]所述脈寬判斷模塊用于根據(jù)映射表設(shè)置脈寬門限，通過限制脈寬，得到有用信號。
[0014]進一步地，所述前級差分處理模塊采用用于濾除高頻干擾信號的差放大器。
[0015]進一步地，所述幅度判斷模塊還包括觸發(fā)器單元，用于將經(jīng)幅度判別門限后的信號，進行標(biāo)準(zhǔn)化脈沖信號處理，得到觸發(fā)脈沖信號。
[0016]本實用新型的有益效果:本實用新型的車輪傳感器信號處理系統(tǒng)與現(xiàn)有的車輪傳感器信號處理系統(tǒng)相比，1)通過前級差分處理模塊寬帶寬的濾波處理，濾除高頻信號干擾，同時由于較寬的帶寬不會對低頻范圍內(nèi)的車輪傳感器信號產(chǎn)生延遲影響；
[0017]2)根據(jù)大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)得到50HZ工頻干擾信號的脈寬門限，通過脈寬判斷模塊設(shè)置的脈寬門限，濾除50HZ工頻干擾信號；
[0018]3)通過分析現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)得到車輪傳感器有用信號的幅度與頻率特征，從而根據(jù)幅度與頻率特征篩選出有用信號，避免了傳統(tǒng)處理方法因濾波延時導(dǎo)致過零點不準(zhǔn)，使得后續(xù)測速、測軸距不準(zhǔn)的問題。
【附圖說明】
[0019]圖1為過零點處的脈沖信號示意圖。
[0020]圖2為本實用新型的方案示意圖。
[0021]圖3為本實用新型實施例提供的幅度判別輸出觸發(fā)脈沖信號示意圖。
[0022]圖4為本實用新型實施例提供的脈寬判別示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合附圖對本【實用新型內(nèi)容】進一步闡釋。
[0024]如圖2所示為本實用新型的方案示意圖，本實用新型的技術(shù)方案為:車輪傳感器信號處理系統(tǒng)，包括:數(shù)據(jù)庫模塊、前級差分處理模塊、幅度判斷模塊以及脈寬判斷模塊。
[0025]數(shù)據(jù)庫模塊用于存儲現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)，并存儲根據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)得到的有用信號的幅度與頻率的映射表。
[0026]前級差分處理模塊用于將原始的差分車輪傳感器信號轉(zhuǎn)換為共地信號，并進行濾波處理；在本實施例中前級差分處理模塊采用800HZ帶寬的差放大器，濾除高頻干擾信號。所述的濾波處理為:低延時、寬帶寬的濾波處理，主要濾除高頻干擾，由于濾波的帶寬較寬不會對低頻范圍內(nèi)的車輪傳感器信號產(chǎn)生延遲影響。例如本實施例采用800HZ帶寬的差分放大器。
[0027]幅度判斷模塊用于將經(jīng)前級差分處理模塊處理后得到的信號作為輸入，根據(jù)映射表設(shè)定若干幅度判別門限值，得到若干觸發(fā)脈寬信號；為了得到標(biāo)準(zhǔn)化的脈寬信號，幅度判斷模塊還包括觸發(fā)器單元，用于將經(jīng)幅度判別門限后的信號，進行標(biāo)準(zhǔn)化脈沖信號處理，得到觸發(fā)脈沖信號。本實施例采用施密特觸發(fā)器，進行脈沖標(biāo)準(zhǔn)化處理。該幅度判斷模塊內(nèi)根據(jù)映射表設(shè)置η個不同的幅度判別門限值，“輸出”為車輪傳感器信號對應(yīng)η個門限值的觸發(fā)信號，觸發(fā)信號的寬度為車輪傳感器信號對應(yīng)門限值到過零點的時間，如圖3所示。針對同一車輪傳感器信號來說，觸發(fā)門限值越高輸出觸發(fā)脈沖信號越窄，觸發(fā)門限值越低輸出觸發(fā)脈沖信號越寬。
[0028]脈寬判斷模塊用于根據(jù)映射表設(shè)置脈寬門限，通過限制脈寬，得到有用信號。比如50ΗΖ工頻信號可能觸發(fā)最大寬度即20ms，根據(jù)數(shù)據(jù)模塊存儲的映射表，得到在車輪傳感器信號頻率小于或等于N時，脈沖寬度均大于20ms，因此在車輪傳感器信號頻率小于或等于N時，通過限制脈寬為20ms，大于20ms的為有用信號，小于或等于20ms的即為干擾信號，從而濾除50HZ工頻干擾信號，后續(xù)的有用信號判斷以及干擾信號濾除，可參考這一例子。如圖4所示，每個觸發(fā)脈沖信號對應(yīng)一個門限觸發(fā)判別寬度，濾除工頻干擾信號，輸出有用信號。
[0029]針對列車車輪壓過軌道時所產(chǎn)生的信號特有的頻率與幅度特征，本實用新型在統(tǒng)計大量的現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，得出有用信號的頻率與幅度特征的對應(yīng)關(guān)系，通過信號提取模塊根據(jù)有用信號的幅度與頻率特征，對經(jīng)脈寬判斷模塊得到的信號進行幅度與頻率特征提取，得到有用信號。
[0030]本實用新型的工作原理為:車輪傳感器差分信號輸入前級差分處理模塊，通過寬帶寬的濾波處理，濾除高頻干擾，同時由于寬帶寬的濾波，不會對低頻范圍內(nèi)的車輪傳感器信號產(chǎn)生延遲影響，即小信號不會受到延時影響；然后通過幅度判斷模塊，調(diào)取數(shù)據(jù)庫模塊存儲的映射表，設(shè)置幅度判別門限值，經(jīng)觸發(fā)器輸出標(biāo)準(zhǔn)的脈寬信號，最后由脈寬判斷模塊調(diào)取數(shù)據(jù)庫模塊的映射表通過設(shè)置脈寬門限，得到有用信號。
[0031]本實用新型通過提取有用信號特征完全排除了現(xiàn)場工頻干擾這個問題，并且相比于傳統(tǒng)車輪傳感器信號處理系統(tǒng)的實現(xiàn)方式，采用了無延時處理，避免了因濾波延時導(dǎo)致過零點不準(zhǔn)，進而使得后續(xù)測速、測軸距不準(zhǔn)的問題。
[0032]本實用新型針對車輪傳感器信號原始的處理，主要是需要濾除干擾準(zhǔn)確的找到車輪傳感器信號的過零點，在過零點處輸出一個正脈沖(或負(fù)脈沖)信號，后級設(shè)備通過識別該正脈沖信號的上升沿(或負(fù)脈沖信號的下降沿)來計軸、計速。即不需要采用傳統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)的實現(xiàn)方式，將原始的車輪傳感器信號濾除噪聲后將原始正弦信號放大輸出，采用傳統(tǒng)濾波的處理方式，必然帶來延時，延時后就不能準(zhǔn)確的找到原始車輪信號的真正過零點，車輪傳感器有效信號的提取可歸結(jié)為對過零點位置的準(zhǔn)確定位提取。
[0033]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應(yīng)被理解為本實用新型的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.車輪傳感器信號處理系統(tǒng)，其特征在于，包括:數(shù)據(jù)庫模塊、前級差分處理模塊、幅度判斷模塊以及脈寬判斷模塊； 所述數(shù)據(jù)庫模塊用于存儲現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)得到有用信號的幅度與頻率的映射表，并存儲映射表； 所述前級差分處理模塊用于將原始的差分車輪傳感器信號轉(zhuǎn)換為共地信號，并進行濾波處理； 所述幅度判斷模塊用于將經(jīng)前級差分處理模塊處理后得到的信號作為輸入，根據(jù)映射表設(shè)定若干幅度判別門限值，得到若干觸發(fā)脈寬信號； 所述脈寬判斷模塊用于根據(jù)映射表設(shè)置脈寬門限，通過限制脈寬，得到有用信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪傳感器信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述前級差分處理模塊采用用于濾除高頻干擾信號的差放大器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪傳感器信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述幅度判斷模塊還包括觸發(fā)器單元，用于將經(jīng)幅度判別門限后的信號，進行標(biāo)準(zhǔn)化脈沖信號處理，得到觸發(fā)脈沖信號。
【專利摘要】本實用新型公開一種車輪傳感器信號處理系統(tǒng)，通過對現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析得到有用信號的幅度與頻率對應(yīng)的映射表，然后車輪傳感器輸入的差分信號進入前級差分處理模塊進行濾波處理，濾除高頻信號干擾，然后經(jīng)幅度判斷模塊進行幅度判別得到脈寬信號，通過脈寬判斷模塊設(shè)置脈寬門限，濾除干擾信號，從而篩選出有用信號，本實用新型與現(xiàn)有的車輪傳感器信號處理系統(tǒng)相比，有效濾除了高頻以及工頻信號干擾；并且本實用新型通過提取有用信號的頻率與幅度特征，得到有用信號，避免了傳統(tǒng)車輪傳感器信號處理系統(tǒng)因濾波延時導(dǎo)致過零點不準(zhǔn)，使得后續(xù)測速、測軸距不準(zhǔn)的問題。
【IPC分類】G06F17/30, G01B21/16, G01P3/00
【公開號】CN204989215
【申請?zhí)枴緾N201520510726
【發(fā)明人】彭春, 邵云芝
【申請人】成都森川科技股份有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年7月15日