專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵路紅外設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種系統(tǒng)標(biāo)定方法，特別是一種提高測(cè) 量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法。
技術(shù)背景目前應(yīng)用的列車(chē)軸溫探測(cè)系統(tǒng)中，通常采用對(duì)探頭進(jìn)行標(biāo)定，根據(jù)標(biāo)定的誤 差人工調(diào)整探頭響應(yīng)曲線(xiàn)的辦法。即使探頭響應(yīng)曲線(xiàn)正確，如果列車(chē)軸溫探測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)處理電路和數(shù)據(jù)采集 部分存在誤差，也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)測(cè)溫誤差較大。在目前應(yīng)用的列車(chē)軸溫探測(cè)系統(tǒng)中， 通常采用對(duì)信號(hào)處理電路和數(shù)據(jù)采集電路的增益進(jìn)行反饋電阻的調(diào)整(調(diào)整電位 計(jì))以避免這部分誤差的影響，步驟比較繁瑣，而且對(duì)每種需調(diào)整的電路都要饋 入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。中國(guó)專(zhuān)禾抻請(qǐng)?zhí)?2225136.3，公開(kāi)號(hào)2124173，公開(kāi)曰為1992年12 月9日，名稱(chēng)為"鐵路用紅外線(xiàn)熱軸探測(cè)器"中公開(kāi)了釆用碲鎘汞紅外敏感元件 調(diào)制探頭的列車(chē)軸溫探測(cè)系統(tǒng)。紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)在計(jì)算軸溫時(shí)，根據(jù)探頭探測(cè) 列車(chē)軸箱時(shí)的輸出電壓值在探頭響應(yīng)曲線(xiàn)上求得軸箱溫度。由于碲鎘汞紅外敏感 元件的性能不一致性較大，不同探頭的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)有很大差異，在更換探頭后， 若釆用同樣的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)，探測(cè)系統(tǒng)測(cè)溫誤差較大。因此，在新安裝或更換探 頭后，需對(duì)每個(gè)探頭的響應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行人工調(diào)整，或?qū)?shí)驗(yàn)室測(cè)得的新安裝或新?lián)Q 探頭的響應(yīng)曲線(xiàn)存入計(jì)算程序，這個(gè)過(guò)程需要人工輸入每個(gè)探頭的響應(yīng)曲線(xiàn)或更 換程序，而且如果探頭響應(yīng)曲線(xiàn)與新安裝或新?lián)Q探頭不符，則導(dǎo)致探測(cè)系統(tǒng)存在 較大的測(cè)溫誤差。文獻(xiàn) 一種新型紅外熱軸探測(cè)系統(tǒng)，鐵道學(xué)報(bào)，2005， 27 (4)， 114-118， 指出用黑體進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定，彌補(bǔ)探頭不一致性，伹未公開(kāi)具體計(jì)算方法。 發(fā)明 內(nèi) 容本發(fā)明的目的是提供一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法，該方法通過(guò)對(duì)探頭 響應(yīng)曲線(xiàn)的校正，消除探頭性能不一致和系統(tǒng)誤差的影響，測(cè)溫精度髙。本發(fā)明一種提髙測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法，包括下列步驟步驟1:探頭探測(cè)一個(gè)一定距離外的可控溫黑體，取得探測(cè)黑體的探頭輸出電壓，并記錄黑體的溫度；步驟2:根據(jù)測(cè)得的探頭輸出電壓和黑體溫度，對(duì)探頭響應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行校正； 步驟3:探頭探測(cè)被測(cè)對(duì)象，取得探測(cè)被測(cè)對(duì)象的探頭輸出電壓； 步驟4:根據(jù)校正后的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)線(xiàn)性差值計(jì)算被測(cè)對(duì)象的溫度。 所述步驟1中可控溫黑體距離探頭lOOOmm，黑體溫度設(shè)置為比環(huán)溫高40。C。所述步驟2中對(duì)探頭響應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行校正是指在探頭響應(yīng)曲線(xiàn)上計(jì)算出對(duì)應(yīng) 步驟1中黑體溫度的點(diǎn)的電壓值V，以V除以步驟1中的測(cè)得的探頭輸出電壓 值，得到校正參數(shù)r，將原探頭響應(yīng)曲線(xiàn)上所有點(diǎn)縱坐標(biāo)表示的電壓值均除以參 數(shù)r，即得校正后的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)。本發(fā)明一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法的優(yōu)點(diǎn)在于(1) 本發(fā)明在探頭安裝或更換后，用黑體進(jìn)行一次標(biāo)定，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 計(jì)算，即可獲得與該探頭對(duì)應(yīng)的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)，消除了探頭性能不一致和系統(tǒng)誤 差對(duì)測(cè)溫精度的影響。(2) 本發(fā)明在探頭安裝或更換后，不需要對(duì)每個(gè)探頭的響應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行人工 調(diào)整，也不需要人工輸入每個(gè)探頭的響應(yīng)曲線(xiàn)或更換程序。(3) 本發(fā)明當(dāng)探頭性能或系統(tǒng)誤差變化較大時(shí)，用黑體進(jìn)行一次標(biāo)定，經(jīng) 過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算，即可獲得與該探頭及系統(tǒng)當(dāng)前性能對(duì)應(yīng)的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)，保 證了系統(tǒng)測(cè)溫精度。


圖1是本發(fā)明一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法示意圖；圖2是本發(fā)明一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法流程圖；圖3是本發(fā)明一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)示意圖；圖4是本發(fā)明一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法的HBDS-III型紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)探頭1的釆用本方法前后的溫度誤差對(duì)比曲線(xiàn)；圖5是本發(fā)明一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法的HBDS-III型紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)探頭2的采用本方法前后的溫度誤差對(duì)比曲線(xiàn)。圖中 1.調(diào)制探頭 2.可控溫黑體3.轉(zhuǎn)角電機(jī) 4.被測(cè)對(duì)象5.采集控制計(jì)算機(jī)具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法，本方法在安裝或更換探頭后，不需要人 工輸入每個(gè)探頭的響應(yīng)曲線(xiàn)或更換程序，用黑體進(jìn)行一次標(biāo)定，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 計(jì)算，即可獲得與該探頭對(duì)應(yīng)的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)，消除了探頭性能不一致及系統(tǒng)誤 差對(duì)測(cè)溫精度的影響。當(dāng)探頭性能或系統(tǒng)誤差變化較大時(shí)，用黑體進(jìn)行一次標(biāo)定， 經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算，即可獲得與該探頭及系統(tǒng)當(dāng)前性能對(duì)應(yīng)的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)， 保證了系統(tǒng)測(cè)溫精度。如圖1所示，調(diào)制探頭1與采集控制計(jì)算機(jī)5相連接，釆集控制計(jì)算機(jī)5 通過(guò)轉(zhuǎn)角電機(jī)3控制可控溫黑體2，采集控制計(jì)算機(jī)5通過(guò)調(diào)制探頭1探測(cè)可 控溫黑體2，并將探測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算。可控溫黑體2距調(diào)制探頭1 為lOOOmm，可控溫黑體2溫度設(shè)置為比周?chē)h(huán)溫高4CTC，釆集控制計(jì)算機(jī)5 分析完可控溫黑體2后測(cè)量被測(cè)對(duì)象4。本發(fā)明一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法，如圖2所示，包括下列步驟步驟一采集控制計(jì)算機(jī)5控制調(diào)制探頭1探測(cè)可控溫黑體2，將可控溫黑 體2放置于距離調(diào)制探頭1為lOOOmm的位置，對(duì)準(zhǔn)調(diào)制探頭1?？煽販睾隗w 2的溫度設(shè)置為比環(huán)溫髙4CTC，采集控制計(jì)算機(jī)3記錄調(diào)制探頭1探測(cè)可控溫 黑體2的輸出電壓K和黑體的溫度T1Q步驟二如圖3所示，采集控制計(jì)算機(jī)5根據(jù)測(cè)得的可控溫黑體2的探頭 輸出電壓Vi和對(duì)象溫度原探頭響應(yīng)曲線(xiàn)沿探頭輸出電壓坐標(biāo)方向平移對(duì)探 頭響應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行平移校正根據(jù)對(duì)象溫度^在原探頭響應(yīng)曲線(xiàn)上線(xiàn)性差值，即在原探頭響應(yīng)曲線(xiàn)所在 的坐標(biāo)系中，用循環(huán)差值的方式判斷橫坐標(biāo)為L(zhǎng)的點(diǎn)在原探頭響應(yīng)曲線(xiàn)上哪兩 個(gè)相鄰的(t(n)，v(n))、 (t(n+l)，v(n+l))點(diǎn)之間，使得t(n)《T^t(n+l)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng) 的縱坐標(biāo)即為經(jīng)過(guò)差值計(jì)算所得的探頭輸出電壓V2 ，即 /1 、+1)-+ v(")，其中l(wèi)《n^N， N為探頭響應(yīng)曲線(xiàn)上的點(diǎn)的個(gè)數(shù)。以V2除以步驟一中的調(diào)制探頭1輸出電壓V"得到校正參數(shù)r，將附圖3 中的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)1的對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)表示的電壓值除以參數(shù)r，即得附圖3中的校正后的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)。步驟三采集控制計(jì)算機(jī)5控制調(diào)制探頭1探測(cè)被測(cè)對(duì)象4，采集控制計(jì)算 機(jī)5記錄調(diào)制探頭1探測(cè)被測(cè)對(duì)象4的輸出電壓V。。步驟四根據(jù)步驟三中采集控制計(jì)算機(jī)5記錄的探頭探測(cè)被測(cè)對(duì)象4的輸出電壓V。，采集控制計(jì)算機(jī)5在附圖3校正后的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)上線(xiàn)性插值，即 在校正后的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)上，用循環(huán)的方式判斷縱坐標(biāo)為V。的點(diǎn)在校正過(guò)的探 頭響應(yīng)曲線(xiàn)上哪兩個(gè)相鄰的(t(n),v(n))、 (t(n+l),v(n+l))點(diǎn)之間，對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為 經(jīng)過(guò)差值計(jì)算所得的被測(cè)對(duì)象 4的溫度T。，即r。 = /。 ;、V("), 、 (,(" + " -"")) + "")，其中l(wèi)《n《N。采用HBDS-m型紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，如圖4、圖5所示，從圖中 可看出，應(yīng)用本方法的測(cè)溫精度大大優(yōu)于不應(yīng)用本方法的測(cè)溫精度。
權(quán)利要求
1、一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于，包括下列步驟步驟一探頭探測(cè)一個(gè)一定距離外的可控溫黑體，取得探測(cè)黑體的探頭輸出電壓，并記錄黑體的溫度；步驟二根據(jù)測(cè)得的探頭輸出電壓和黑體溫度，對(duì)探頭響應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行校正；步驟三探頭探測(cè)被測(cè)對(duì)象，取得探測(cè)被測(cè)對(duì)象的探頭輸出電壓；步驟四根據(jù)校正后的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)線(xiàn)性差值計(jì)算被測(cè)對(duì)象的溫度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于 所述步驟一中可控溫黑體距離探頭lOOOmm，黑體溫度設(shè)置為比環(huán)溫高4CTC。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于 所述步驟二中對(duì)探頭響應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行校正是指在探頭響應(yīng)曲線(xiàn)上計(jì)算出對(duì)應(yīng)所述步驟 一中黑體溫度的點(diǎn)的電壓值V，以V除以所述步驟一中的測(cè)得的探頭輸出電壓值， 得到校正參數(shù)r，將原探頭響應(yīng)曲線(xiàn)上所有點(diǎn)縱坐標(biāo)表示的電壓值均除以參數(shù)r，即 得校正后的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)。
全文摘要
一種提高測(cè)量精度的系統(tǒng)標(biāo)定方法，消除了探頭性能不一致對(duì)測(cè)溫精度影響，在安裝或更換探頭后，不需要人工輸入每個(gè)探頭的響應(yīng)曲線(xiàn)或更換程序，用黑體進(jìn)行一次標(biāo)定，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算，即可獲得與該探頭對(duì)應(yīng)的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)，消除了探頭性能不一致對(duì)測(cè)溫精度的影響。當(dāng)探頭性能變化較大時(shí)，用黑體進(jìn)行一次標(biāo)定，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算，即可獲得與該探頭當(dāng)前性能對(duì)應(yīng)的探頭響應(yīng)曲線(xiàn)，保證了系統(tǒng)測(cè)溫精度。
文檔編號(hào)B61K9/04GK101229813SQ20071017861
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者農(nóng)時(shí)猛, 南振會(huì), 周立瑋, 慶 孫, 歌 曲, 波 朱, 王新華 申請(qǐng)人:北京康拓紅外技術(shù)有限公司