基于紫外光信号的弓网电弧强度检测装置的研究

发布时间：2020-05-18 06:41

【摘要】：随着铁路行业的快速发展和进步,高速列车在电气化铁路中的应用也越来越广泛,高速列车的运行依靠其顶部的受电弓和接触线的接触从而获取电能。但是在列车运行过程中,弓网易发生分离产生电弧。一旦产生弓网电弧,将会对列车和沿途线路带来严重影响。所以通过检测产生的弓网电弧状况进而来判断弓网的接触状态,为列车的安全运行提供保障。目前弓网电弧检测主要分为接触式和非接触式两种检测手段,但接触式检测装置需要与弓网系统连接,这可能给列车运行带来隐患。非接触式检测主要基于电弧放电产生的电磁、热和光等物理特征。由于弓网电弧处于列车运行引起的强气流场中,所在环境复杂,并且受测试条件和测试手段制约,对弓网电弧参数的检测比较单一,缺少对弓网电弧强度的分析。因此本文主要就这一方面展开研究。本文首先对长期以来弓网电弧检测研究现状进行分析,综合考量国内外的各种检测办法,提出利用紫外辐射能表征弓网电弧强度的方法,对光电倍增管所测紫外辐射能与弓网电弧强度关系进行推导,然后设计光学采集系统、数据采集装置、无线数据传输装置和上位机监测界面,最后通过实验平台对推导理论和检测系统进行实验验证。本文主要工作如下:(l)理论推导。阐述电弧产生机理和结构,对弓网电弧的危害进行简单说明,最后根据玻尔理论以及爱因斯坦的光量子理论,推导出光电倍增管所测紫外辐射能与弓网电弧强度呈正比的关系。(2)硬件装置设计。首先根据检测范围选择GDB-152B光电倍增管,并增设滤光片排除日光干扰,然后将stm32单片机作为核心处理器,对光学系统输出信号进行采集,在利用4G-LTE无线模块实现实时数据传输,最后通过独立电源为检测系统实现长期稳定供电。(3)软件平台设计。利用μVision5对下位机采集程序进行编译处理;对4G-LTE无线模块进行程序配置;利用VB实现上位机监测界面设计,包括数据通讯、图形显示和数据细化分析等几个主要功能。(4)实验验证。利用电火花进行检测装置可行性验证,利用实验室弓网电弧模拟平台作为光源对检测系统进行性能测试,证实系统的可靠性和理论推导的正确性。
【图文】：

图２－３朗伯体辐射模型计算图示逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｌａｎｇｂｏ邋ｒａｄｉａｔｉｏｎ逡逑

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【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN23;U225;U264.34

【参考文献】

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本文编号：2669321