本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種CRH5型動(dòng)車(chē)組集成傳感器速度測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

目前在線運(yùn)營(yíng)的CRH5型動(dòng)車(chē)組車(chē)輛軸端集成傳感器速度傳感技術(shù)設(shè)計(jì)均采用NXP公司的KMI 15系列傳感芯片，該芯片工作原理是磁阻效應(yīng)，采用電橋獲取磁場(chǎng)變化信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大、溫度補(bǔ)償，然后經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器，輸出數(shù)字電流信號(hào)。

該傳感技術(shù)設(shè)計(jì)存在以下不足之處，降低了產(chǎn)品工作的穩(wěn)定性。

1)信號(hào)處理IC與傳感元件不是處于同一基板上，有一段信號(hào)傳輸距離，信號(hào)易受外界電磁干擾，產(chǎn)品電磁兼容性能較差。

2)傳感器內(nèi)置一小塊鐵氧體磁鐵作為背磁，即使芯片中有溫度補(bǔ)償電路，但卻無(wú)法對(duì)背磁因溫度變化而變化影響輸出信號(hào)這一因素進(jìn)行補(bǔ)償。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種輸出信號(hào)穩(wěn)定、抗電磁干擾能力強(qiáng)、工作更可靠的CRH5型動(dòng)車(chē)組集成傳感器速度測(cè)試裝置。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，包括傳感器、EMC防護(hù)裝置，所述的傳感器由速度傳感單元和溫度傳感單元于一體，該傳感器連有EMC防護(hù)裝置；所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)設(shè)有速度傳感元件SS1、速度傳感元件SS12、溫度敏感元件TS1、溫度敏感元件TS12；該速度傳感元件SS1、速度傳感元件SS12與傳感器中的速度傳感單元相連接，該溫度敏感元件TS1、溫度敏感元件TS12與傳感器中的溫度傳感單元相連接；所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)還設(shè)有高頻去耦電容，其中速度傳感元件SS1、速度傳感元件SS12設(shè)有RC低通濾波電路、電源第一級(jí)保護(hù)電路和電源第二級(jí)保護(hù)電路。

作為優(yōu)選，所述的高頻去耦電容為電容C1、電容C12、電容C2、電容C22，該電容C1并聯(lián)于速度傳感元件SS1上，電容C12并聯(lián)于速度傳感元件SS12上，電容C2并聯(lián)于溫度敏感元件TS1上，電容C22并聯(lián)于溫度敏感元件TS12上。

作為優(yōu)選，所述的RC低通濾波電路由電阻R1和電阻R2并聯(lián)、電阻R12和電阻R22并聯(lián)兩路電路構(gòu)成，其中電阻R1和電阻R2并聯(lián)與電容C1組成速度傳感元件SS1的RC低通濾波電路，電阻R12和電阻R22并聯(lián)與電容C12組成速度傳感元件SS12的RC低通濾波電路。

作為優(yōu)選，所述的電源第一級(jí)保護(hù)電路內(nèi)設(shè)有壓敏電阻RV1和壓敏電阻RV2，壓敏電阻RV1與速度傳感元件SS1并聯(lián)，壓敏電阻RV2與速度傳感元件SS12并聯(lián)。

作為優(yōu)選，所述的電源第二級(jí)保護(hù)電路內(nèi)設(shè)有瞬態(tài)電壓抑制器V1和瞬態(tài)電壓抑制器V12，瞬態(tài)電壓抑制器V1與速度傳感元件SS1并聯(lián)，瞬態(tài)電壓抑制器V12與速度傳感元件SS12并聯(lián)。

本實(shí)用新型的有益效果為：1)、信號(hào)處理IC與傳感元件處于同一基板上，信號(hào)傳輸距離短，同時(shí)采用了差分運(yùn)算、自動(dòng)增益控制(AGC)、自動(dòng)偏差調(diào)整(AOA)等信號(hào)處理技術(shù)，輸出信號(hào)穩(wěn)定、抗電磁干擾能力強(qiáng)；2)、傳感器無(wú)需工作背磁，工作更可靠。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的電路功能方框圖。

圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)的介紹：如附圖1、2所示，本實(shí)用新型包括傳感器、EMC防護(hù)裝置，所述的傳感器由速度傳感單元和溫度傳感單元于一體，速度傳感單元是基于磁阻效應(yīng)或霍爾效應(yīng)的工作原理，溫度傳感單元是利用熱電阻的工作機(jī)理，為機(jī)車(chē)車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等速度或溫度記錄系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的信號(hào)。該傳感器連有EMC防護(hù)裝置，使傳感器能勝任惡劣的電磁環(huán)境。所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)設(shè)有速度傳感元件SS1、速度傳感元件SS12、溫度敏感元件TS1、溫度敏感元件TS12；該速度傳感元件SS1、速度傳感元件SS12與傳感器中的速度傳感單元相連接，該溫度敏感元件TS1、溫度敏感元件TS12與傳感器中的溫度傳感單元相連接；所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)還設(shè)有高頻去耦電容，其中速度傳感元件SS1、速度傳感元件SS12設(shè)有RC低通濾波電路、電源第一級(jí)保護(hù)電路和電源第二級(jí)保護(hù)電路。

所述的高頻去耦電容為電容C1、電容C12、電容C2、電容C22，該電容C1并聯(lián)于速度傳感元件SS1上，電容C12并聯(lián)于速度傳感元件SS12上，電容C2并聯(lián)于溫度敏感元件TS1上，電容C22并聯(lián)于溫度敏感元件TS12上。

所述的RC低通濾波電路由電阻R1和電阻R2并聯(lián)、電阻R12和電阻R22并聯(lián)兩路電路構(gòu)成，其中電阻R1和電阻R2并聯(lián)與電容C1組成速度傳感元件SS1的RC低通濾波電路，電阻R12和電阻R22并聯(lián)與電容C12組成速度傳感元件SS12的RC低通濾波電路；速度傳感單元的電源端采用了RC低通濾波電路，削除了電源高頻干擾信號(hào)，進(jìn)一步提升了速度傳感元件的工作電源品質(zhì)。

所述的電源第一級(jí)保護(hù)電路內(nèi)設(shè)有壓敏電阻RV1和壓敏電阻RV2，壓敏電阻RV1與速度傳感元件SS1并聯(lián)，壓敏電阻RV2與速度傳感元件SS12并聯(lián)；其電源端采用了抗浪涌干擾設(shè)計(jì)，作為電源第一級(jí)保護(hù)，吸收能級(jí)較高但頻率較低的干擾信號(hào)。

所述的電源第二級(jí)保護(hù)電路內(nèi)設(shè)有瞬態(tài)電壓抑制器V1和瞬態(tài)電壓抑制器V12，瞬態(tài)電壓 抑制器V1與速度傳感元件SS1并聯(lián)，瞬態(tài)電壓抑制器V12與速度傳感元件SS12并聯(lián)；其電源端采用了抗電快速瞬變脈沖群干擾設(shè)計(jì)，作為電源第二級(jí)保護(hù)，吸收能量較低但頻率較高的干擾信號(hào)。

本實(shí)用新型的測(cè)速范圍為：

CRH5(A)動(dòng)車(chē)組最高運(yùn)行時(shí)速為250km/h，轉(zhuǎn)向架輪徑(mm)：890/810mm。

為了保證傳感器應(yīng)用時(shí)有適當(dāng)?shù)陌踩６?，將列?chē)時(shí)速提高2倍，轉(zhuǎn)向架輪徑以最小輪徑810mm進(jìn)行計(jì)算，檢測(cè)的輪速最高為：n＝500*1000000/(π*810*60)≈3275(r/min)。

由于輪子每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生80個(gè)脈沖信號(hào)，因此當(dāng)列車(chē)以500km/h運(yùn)行時(shí)，傳感器的工作頻率為：f＝3275*80/60≈4367(Hz)。

環(huán)形磁鐵速度檢測(cè)專用芯片工作速度為0Hz～8kHz，模擬信號(hào)帶寬不小于20kHz，因此滿足測(cè)速范圍要求。

速度傳感單元的各項(xiàng)指標(biāo)要求如下：

工作電源電壓

標(biāo)稱電壓值：14Vdc。可工作于12Vdc～16Vdc

環(huán)形磁鐵速度檢測(cè)專用芯片，最大工作電壓為28Vdc，滿足工作電源電壓要求。

輸出波形

環(huán)形磁鐵速度檢測(cè)專用芯片輸出電流型脈沖信號(hào)，因此滿足要求。

輸出脈沖幅值

電流信號(hào)：7mA±10％(低位)、14mA±10％(高位)。

環(huán)形磁鐵速度檢測(cè)專用芯片具有寬輸出擺幅，輸出低電流為7mA，輸出高電流為14mA，滿足電流信號(hào)幅值要求。

EMC防護(hù)裝置的各項(xiàng)指標(biāo)要求如下：

(1)電源端采取壓敏電阻作為防浪涌一級(jí)保護(hù)。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24338.4，線－線浪涌為1kV，線－線阻抗為2Ω，由于可以推算出浪涌電流峰值為500A，結(jié)合傳感器最大工作電壓為16Vdc，在選擇壓敏電阻時(shí)，壓敏電壓應(yīng)大于1.6*16＝25.6V，最大脈沖電流值應(yīng)大于500A。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)選用的壓敏電阻，壓敏電壓為47V，最大脈沖電流值為1200A，滿足要求。

(2)電源端采取TVS管作防電快速瞬變脈沖群二級(jí)保護(hù)。

TVS管V1主要用于保護(hù)后續(xù)的傳感元件，傳感元件最大工作電壓為28V，因此TVS管的額定反向關(guān)斷電壓V_WM應(yīng)大于或等于28V。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)選用的TVS管，額定反向關(guān)斷電壓V_WM為30V，滿足要求。

(3)電源端采取RC濾波措施。

RC濾波設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值：電阻取50Ω～100Ω，電容取0.01uF～0.1uF。

溫度傳感單元的各項(xiàng)指標(biāo)要求如下：

感溫元件

元件測(cè)溫范圍：-40℃～+200℃。

溫度芯片為Pt1000元件，測(cè)溫范圍為-70℃～+500℃，因此滿足要求。

工作電流

≤0.3mA。

溫度芯片工作電流0.1mA～mA，因此滿足要求。

標(biāo)稱阻值

在0℃下，零功率的標(biāo)稱阻值為1000Ω。

溫度芯片為Pt1000元件，在0℃下，零功率的標(biāo)稱阻值為1000Ω，因此滿足要求。

允差

±0.5％R(t)Ω。

溫度芯片的允差等級(jí)為A級(jí)(EN60751)，允差為±(0.15+0.002|t|)℃，滿足要求。

熱響應(yīng)時(shí)間

0.4m/s的水中測(cè)試時(shí)，τ_0.5≤4.5s，τ_0.9≤10s。

HERAEUS公司的溫度芯片在0.4m/s的水中測(cè)試時(shí)，τ_0.5≤0.05s，τ_0.9≤0.15s，滿足要求。

本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施方式，不論在其形狀或材料構(gòu)成上作任何變化，凡是采用本實(shí)用新型所提供的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都是本實(shí)用新型的一種變形，均應(yīng)認(rèn)為在本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。