高寒地区轨道板高速红外测温系统研制
发布时间：2020-12-14 08:25
无砟轨道板的表面温度是用来检测铁路轨道安全性能的一个重要参考因素。在高寒地区,气温年较差较大,环境温度的升降变化可能会破坏轨道板结构的稳定性,导致其结构翘曲变形或者龟裂。为准确获取无砟轨道板表面的温度信息,本文研制了一套高寒地区轨道板高速红外测温系统,使用红外辐射测温的方式测量轨道板温度,能够达到±2℃的测量精度以及小于2ms的测量间隔。论文完成工作如下:（1）确定了系统的总体研制方案,包含了高寒地区轨道板高速红外测温系统的上位机和下位机。选用PVMI-2TE光伏红外探测器模组作为系统的红外探测器,在波长2μm12μm下有较好的探测性能,在探测目标为-40℃+60℃下有精确的信号输出。完成了微弱信号放大电路设计,保证系统的测量分辨率。采用高速数据采集板卡将放大后的模拟信号转换成数字信号,下位机通过网线与上位机完成通信,协同完成信号的滤波、处理和运算。处理后信号再通过数模转换和V/I转换成为电流信号用于远距离传输,降低损耗。设计温度控制系统保证下位机内部环境为20℃左右。选用Emp-LX800 PC/104 CPU模块作为主控制器,控制系统具体...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同温度下黑体辐射出射度随波长的变化关系
c) 前置放大器（含散热装置）图 3-6 PVMI-2TE-10.6 模组实物图精确性一方面取决于光电探测器的灵敏度和的性能。表 3-3 前置放大器参数 单位 典型值 nVHz0.97~8.0 nVHz0.02~3.5 HzDC10~10K直交Hz 100K~250MVA5 20Ω 50
尺寸 - mm×mm×mm40×84.3×40长×宽×高（4 级制冷）40×55.5×4040×57×4040×58.5×40长×宽×高（2 级制冷）长×宽×高（3 级制冷）长×宽×高（4 级制冷）NF 型上表给出了在环境温度为 20℃下前置放大器工作的性能参数，可以看出前放大器的输出阻抗很小，驱动负载的能力大；输出电压范围随上截止频率变化为三档；电压偏置较小；尺寸较小，易于嵌入到研制系统当中，其中 F 型前置大器自身有散热装置无需外接风扇，NF 型自身没有散热装置需要外接风扇。3.2.2 放大电路设计系统接收到目标的红外辐射后，经红外探测器转换为电信号，根据普朗克律可知，黑体的辐射出射度随温度的降低而减少，因此红外探测器接收到的辐能量也会降低，最后导致探测器转换后的电信号愈来愈微弱。就本系统而言，其测温范围为-40℃~60℃，处于低温段，目标辐射出的辐射量相当微弱，使用高精度电压表对红外探测器在测量温度范围内的输出进行记录实验室环境温度为 20℃，得到图 3-7 探测器电压输出随目标温度变化趋势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江经济带沿江高速铁路通道规划布局研究[J]. 汤友富. 铁道学报. 2018(03)
[2]基于黑体红外偏振特性的定量分析探索[J]. 陈伟力,武敬力,徐文斌,李军伟,王淑华,董雁冰,姚石磊. 红外与毫米波学报. 2017(06)
[3]严寒地区CRTSⅡ型无砟轨道板温度特性研究[J]. 郭超,陆征然,吕菲,隋孝民. 铁道工程学报. 2016(09)
[4]国家发改委正式公布《中长期铁路网规划》[J]. 城市规划通讯. 2016(14)
[5]长期荷载作用下高速铁路无砟轨道传力与约束机制[J]. 杨荣山. 学术动态. 2012(03)
[6]中日高速铁路的比较分析与思考[J]. 王明慧,莫凯. 交通运输工程与信息学报. 2012(02)
[7]无砟轨道轨道板温度测量与温度应力分析[J]. 王森荣,孙立,李秋义,吴有松. 铁道工程学报. 2009(02)
[8]温度对板式无砟轨道结构的影响研究[J]. 石现峰,李建斌. 铁道工程学报. 2008(05)
[9]分布式光纤测温系统及高速数据采集与处理[J]. 戚风云,赵乐军,周又玲. 传感器技术. 2005(11)
[10]辐射测温的发展现状与展望[J]. 戴景民. 自动化技术与应用. 2004(03)
硕士论文
[1]政策扩散视角下中国铁路技术规章管理的文献量化与博弈研究[D]. 王小杰.北京交通大学 2018
[2]道面温度测量系统设计与研究[D]. 解乐.中国科学技术大学 2017
本文编号：2916131
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同温度下黑体辐射出射度随波长的变化关系
c) 前置放大器（含散热装置）图 3-6 PVMI-2TE-10.6 模组实物图精确性一方面取决于光电探测器的灵敏度和的性能。表 3-3 前置放大器参数 单位 典型值 nVHz0.97~8.0 nVHz0.02~3.5 HzDC10~10K直交Hz 100K~250MVA5 20Ω 50
尺寸 - mm×mm×mm40×84.3×40长×宽×高（4 级制冷）40×55.5×4040×57×4040×58.5×40长×宽×高（2 级制冷）长×宽×高（3 级制冷）长×宽×高（4 级制冷）NF 型上表给出了在环境温度为 20℃下前置放大器工作的性能参数，可以看出前放大器的输出阻抗很小，驱动负载的能力大；输出电压范围随上截止频率变化为三档；电压偏置较小；尺寸较小，易于嵌入到研制系统当中，其中 F 型前置大器自身有散热装置无需外接风扇，NF 型自身没有散热装置需要外接风扇。3.2.2 放大电路设计系统接收到目标的红外辐射后，经红外探测器转换为电信号，根据普朗克律可知，黑体的辐射出射度随温度的降低而减少，因此红外探测器接收到的辐能量也会降低，最后导致探测器转换后的电信号愈来愈微弱。就本系统而言，其测温范围为-40℃~60℃，处于低温段，目标辐射出的辐射量相当微弱，使用高精度电压表对红外探测器在测量温度范围内的输出进行记录实验室环境温度为 20℃，得到图 3-7 探测器电压输出随目标温度变化趋势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江经济带沿江高速铁路通道规划布局研究[J]. 汤友富. 铁道学报. 2018(03)
[2]基于黑体红外偏振特性的定量分析探索[J]. 陈伟力,武敬力,徐文斌,李军伟,王淑华,董雁冰,姚石磊. 红外与毫米波学报. 2017(06)
[3]严寒地区CRTSⅡ型无砟轨道板温度特性研究[J]. 郭超,陆征然,吕菲,隋孝民. 铁道工程学报. 2016(09)
[4]国家发改委正式公布《中长期铁路网规划》[J]. 城市规划通讯. 2016(14)
[5]长期荷载作用下高速铁路无砟轨道传力与约束机制[J]. 杨荣山. 学术动态. 2012(03)
[6]中日高速铁路的比较分析与思考[J]. 王明慧,莫凯. 交通运输工程与信息学报. 2012(02)
[7]无砟轨道轨道板温度测量与温度应力分析[J]. 王森荣,孙立,李秋义,吴有松. 铁道工程学报. 2009(02)
[8]温度对板式无砟轨道结构的影响研究[J]. 石现峰,李建斌. 铁道工程学报. 2008(05)
[9]分布式光纤测温系统及高速数据采集与处理[J]. 戚风云,赵乐军,周又玲. 传感器技术. 2005(11)
[10]辐射测温的发展现状与展望[J]. 戴景民. 自动化技术与应用. 2004(03)
硕士论文
[1]政策扩散视角下中国铁路技术规章管理的文献量化与博弈研究[D]. 王小杰.北京交通大学 2018
[2]道面温度测量系统设计与研究[D]. 解乐.中国科学技术大学 2017
本文编号：2916131
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