本發(fā)明主要涉及到高速磁浮列車的絕對里程檢測裝置，尤其涉及一種安裝在搭載式高速磁懸浮列車軌道動(dòng)態(tài)檢測設(shè)備上的絕對里程讀取裝置。

背景技術(shù)：

搭載式高速磁懸浮軌道動(dòng)態(tài)檢測設(shè)備安裝在高速磁浮列車端部電磁鐵上，整個(gè)檢測系統(tǒng)封裝為一體與車輛無關(guān)聯(lián)，搭載式運(yùn)行，采用獨(dú)立供電技術(shù)，不與車輛發(fā)生電接觸，旨在記錄高速磁浮軌道線路的不平順數(shù)據(jù)、端部磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)及軌道定子面視頻數(shù)據(jù)，要求系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)與里程關(guān)聯(lián)，所以對于檢測系統(tǒng)來說，可靠、準(zhǔn)確的列車位置檢測必不可少。

檢測系統(tǒng)具有體積小、重量輕和拆卸方便等特點(diǎn)；由于車輛幾何限界和端部電磁鐵尺寸要求，檢測系統(tǒng)的安裝尺寸受到嚴(yán)格限制(400mm*500mm*400mm)，要求對安裝在其上的裝置應(yīng)小型化、輕便化處理，因此需要結(jié)構(gòu)緊湊的里程定位系統(tǒng)。其中相對里程定位系統(tǒng)主要為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供等間隔采樣的脈沖信號(hào)，絕對里程定位系統(tǒng)用來糾正里程偏差?，F(xiàn)有的絕對里程定位系統(tǒng)通過鋪設(shè)在軌道定子面內(nèi)側(cè)的絕對定位標(biāo)志板進(jìn)行絕對里程的定位如圖1,兩個(gè)特殊螺栓將絕對定位標(biāo)志板固定安裝在軌道功能件的定子翼板下。

檢測對象為安裝在軌道內(nèi)側(cè)的定位標(biāo)志板，如圖1所示，檢測裝置須準(zhǔn)確讀出定位標(biāo)志板的二進(jìn)制信息。

定位標(biāo)志板為長方形的薄板，如圖2所示，圖中虛線表示絕對定位標(biāo)志板的等分線，各等分線的間距相同，1a表示窄縫1,1b表示窄縫2,1c表示窄縫3,1d表示窄縫4。絕對定位標(biāo)志板功能面(銅)的長度為258mm，寬度為80mm，厚度為大于等于35um。4個(gè)編碼窄縫構(gòu)成了二進(jìn)制字節(jié)信息,在二進(jìn)制范圍內(nèi),每個(gè)二進(jìn)制數(shù)(o/1)由編碼窄縫的相對位置來決定。相對于二進(jìn)制區(qū)域的幾何中心,定義左邊的編碼窄縫為二進(jìn)制的1,右邊的為二進(jìn)制的0。現(xiàn)有的絕對定位裝置的發(fā)射部分和接收部分分別由十組線圈組成，并且發(fā)射線圈與接收線圈一一對應(yīng)，裝置體積較大、質(zhì)量大、可移植性差不適合安裝于動(dòng)態(tài)軌道檢測設(shè)備上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，有必要重新設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)緊湊的絕對里程定位系統(tǒng)，以滿足軌道動(dòng)態(tài)檢測設(shè)備的系統(tǒng)要求。

本發(fā)明提供一種基于巨磁阻效應(yīng)的絕對里程讀取裝置，該裝置由安裝在軌道上的定位標(biāo)志板、激光傳感器組、陣列式激勵(lì)線圈、陣列式gmr傳感器、信號(hào)處理單元、顯示單元和供電單元組成。

可選地，激光傳感器組由兩個(gè)相應(yīng)速度極高的激光測距傳感器組成，信號(hào)處理單元通過采樣激光測距傳感器的輸出信號(hào)判斷陣列式激勵(lì)線圈的中心與定位標(biāo)志板的中心是否嚴(yán)格對齊，當(dāng)兩個(gè)激光測距傳感器輸出均為非飽和狀態(tài)時(shí)，信號(hào)處理單元開始處理信號(hào)。

可選地，陣列式激勵(lì)線圈由四個(gè)幾何尺寸相同的圓形線圈組成，采用錯(cuò)位布局的方式，激勵(lì)線圈1(2a)和激勵(lì)線圈3(2c)在同一水平線上，激勵(lì)線圈2(2b)和激勵(lì)線圈4(2d)在同一水平線上。

可選地，陣列式激勵(lì)線圈與定位標(biāo)志板之間的距離為10mm。

可選地，信號(hào)處理單元以4為單位將陣列式gmr傳感器進(jìn)行分組，每組含4個(gè)gmr傳感器，各組傳感器采用錯(cuò)位布局的方式，一組傳感器對應(yīng)檢測一個(gè)窄縫的編碼。

可選地，當(dāng)兩個(gè)激光測距傳感器同時(shí)工作于非飽和狀態(tài)時(shí)，陣列式激勵(lì)線圈和陣列式gmr傳感器的中心與定位標(biāo)志板重合，根據(jù)gmr無損檢測效應(yīng)，激勵(lì)線圈在定位標(biāo)志板對應(yīng)位置產(chǎn)生渦流，窄縫上方處的磁場會(huì)發(fā)生畸變，每組gmr傳感器通過測量相應(yīng)的畸變磁場而判斷出窄縫的相對位置，讀出定位標(biāo)志板的信息。

可選地，信號(hào)處理單元將檢測到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到顯示單元，顯示單元顯示的檢測數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)比較，驗(yàn)證該裝置檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

可選地，該裝置的供電設(shè)備由安裝于電磁鐵端部的剛性搭載平臺(tái)上的蓄電詞供電。

可選地，該裝置可檢測二進(jìn)制編碼信息不同的定位標(biāo)志板，不限于一種二進(jìn)制編碼信息固定的定位標(biāo)志版。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

整個(gè)絕對定位傳感器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕且可方便安裝于電磁鐵端部的軌道動(dòng)態(tài)檢測設(shè)備上。采用完全非接觸測量方式，測量精度不受走形系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)影響，測量準(zhǔn)確度高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是對本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是絕對定位標(biāo)志板安裝示意圖；

圖2是定位標(biāo)志板示意圖；

圖3是本裝置的系統(tǒng)組成圖；

圖4是裝置中陣列式激勵(lì)線圈正對定位標(biāo)志板時(shí)的俯視圖；

圖5是陣列式激勵(lì)線圈主視方向的布局示意圖；

圖6是陣列式gmr傳感器主視方向的布局示意圖；

圖7是陣列式激勵(lì)線圈和陣列式gmr傳感器的中心與定位標(biāo)志板重合的主視圖；

圖8是陣列式激勵(lì)線圈和陣列式gmr傳感器的中心與定位標(biāo)志板重合的左視圖；

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖3所示，該裝置由安裝在軌道上的定位標(biāo)志板、激光傳感器組、陣列式激勵(lì)線圈、陣列式gmr(巨磁阻)傳感器、信號(hào)處理單元、顯示單元和供電單元組成。

其中激光傳感器組含兩個(gè)響應(yīng)速度極高的激光測距傳感器，激光測距傳感器1和激光測距傳感器2。

當(dāng)陣列式檢測線圈沒有接近定位標(biāo)志板時(shí)，兩個(gè)激光測距傳感器的輸出均為飽和狀態(tài)或者一個(gè)激光測距傳感器的輸出為飽和狀態(tài)另一個(gè)激光測距傳感器的輸出為非飽和狀態(tài)；當(dāng)陣列式檢測線圈的中心與定位標(biāo)志板的中心重合時(shí)，如圖4所示，兩個(gè)激光測距傳感器的輸出均為非飽和狀態(tài)。信號(hào)處理單元通過采樣激光測距傳感器的輸出信號(hào)判斷陣列式檢測線圈的中心與定位標(biāo)志板的中心是否嚴(yán)格對齊，當(dāng)兩個(gè)激光測距傳感器輸出均為非飽和狀態(tài)時(shí)，信號(hào)處理單元開始處理信號(hào)。圖4中，1表示定位標(biāo)志板，2表示陣列式激勵(lì)線圈，3表示激光測距傳感器1,4表示激光測距傳感器2,5表示供電單元，6表示信號(hào)處理單元，7表示顯示單元，8表示陣列式gmr傳感器，2與1之間距離為10mm，2的長度為x1，8的長度為x1。

該裝置的陣列式激勵(lì)線圈由pcb印制而成，長度為x1,寬度為x6,厚度為z1。如圖5所示。2a表示激勵(lì)線圈1、2b表示激勵(lì)線圈2、2c表示激勵(lì)線圈3、2d表示激勵(lì)線圈4。

該陣列式激勵(lì)線圈由四個(gè)幾何尺寸相同的圓形線圈組成，每個(gè)激勵(lì)線圈的半徑為r。

為了避免陣列式激勵(lì)線圈中的線圈相互耦合的現(xiàn)象，四個(gè)激勵(lì)線圈采用錯(cuò)位布局的方式。

激勵(lì)線圈1和激勵(lì)線圈3在同一水平線上，激勵(lì)線圈2和激勵(lì)線圈4在同一水平線上。激勵(lì)線圈1的中心距離激勵(lì)線圈2的中心的垂向距離為y1(50mm)，線圈1的中心距離檢測線圈2的中心的橫向距離為x2(51mm)，線圈1的中心距離激勵(lì)線圈3的中心的橫向距離為x3(102mm)，線圈1的中心距離激勵(lì)線圈4的中心的橫向距離為x4(153mm)。

高速磁浮列車在運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生左右晃動(dòng)現(xiàn)象，為減少列車晃動(dòng)對檢測結(jié)果的影響，信號(hào)處理單元以4為單位將陣列式gmr傳感器進(jìn)行分組，每組含四個(gè)gmr傳感器，布局方式如圖6所示，8a表示gmr傳感器組1,8b表示gmr傳感器組2,8c表示gmr傳感器組3,8d表示gmr傳感器組4。傳感器組1檢查編碼窄縫1a，傳感器組2檢查編碼窄縫1b，傳感器組3檢查編碼窄縫1c，傳感器組4檢查編碼窄縫1d。

當(dāng)兩個(gè)激光探頭組同時(shí)工作于非飽和狀態(tài)時(shí)，陣列式檢測線圈和陣列式gmr傳感器的中心與定位標(biāo)志板重合主視圖如圖7所示。陣列式檢測線圈和陣列式gmr傳感器的中心與定位標(biāo)志板重合左視圖如圖8所示。

根據(jù)gmr無損檢測效應(yīng)，激勵(lì)線圈在定位標(biāo)志板對應(yīng)位置產(chǎn)生渦流，而窄縫被視為一種缺陷，窄縫上方出的磁場會(huì)發(fā)生畸變，每組gmr傳感器通過測量相應(yīng)的畸變磁場而判斷出窄縫的相對位置，進(jìn)而讀出定位標(biāo)志板的信息。

信號(hào)處理單元將檢測到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到顯示單元，顯示單元顯示的檢測數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)比較，可驗(yàn)證該裝置檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

絕對里程讀取裝置安裝于軌道動(dòng)態(tài)檢測設(shè)備中，由于整個(gè)設(shè)備是獨(dú)立封裝系統(tǒng)，不與車體發(fā)生電器接觸，該裝置的供電設(shè)備由安裝于電磁鐵端部的剛性搭載平臺(tái)上的蓄電池供電。

本裝置可檢測二進(jìn)制編碼信息不同的定位標(biāo)志板，不限于一種二進(jìn)制編碼信息固定的定位標(biāo)志版。

本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置，整個(gè)絕對定位傳感器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕且可方便安裝于電磁鐵端部的軌道動(dòng)態(tài)檢測設(shè)備上。采用完全非接觸測量方式，測量精度不受走形系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)影響，測量準(zhǔn)確度高。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。