高寒地區(qū)軌道板高速紅外測溫系統(tǒng)研制
發(fā)布時間：2020-12-14 08:25
無砟軌道板的表面溫度是用來檢測鐵路軌道安全性能的一個重要參考因素。在高寒地區(qū),氣溫年較差較大,環(huán)境溫度的升降變化可能會破壞軌道板結構的穩(wěn)定性,導致其結構翹曲變形或者龜裂。為準確獲取無砟軌道板表面的溫度信息,本文研制了一套高寒地區(qū)軌道板高速紅外測溫系統(tǒng),使用紅外輻射測溫的方式測量軌道板溫度,能夠達到±2℃的測量精度以及小于2ms的測量間隔。論文完成工作如下:（1）確定了系統(tǒng)的總體研制方案,包含了高寒地區(qū)軌道板高速紅外測溫系統(tǒng)的上位機和下位機。選用PVMI-2TE光伏紅外探測器模組作為系統(tǒng)的紅外探測器,在波長2μm12μm下有較好的探測性能,在探測目標為-40℃+60℃下有精確的信號輸出。完成了微弱信號放大電路設計,保證系統(tǒng)的測量分辨率。采用高速數(shù)據采集板卡將放大后的模擬信號轉換成數(shù)字信號,下位機通過網線與上位機完成通信,協(xié)同完成信號的濾波、處理和運算。處理后信號再通過數(shù)模轉換和V/I轉換成為電流信號用于遠距離傳輸,降低損耗。設計溫度控制系統(tǒng)保證下位機內部環(huán)境為20℃左右。選用Emp-LX800 PC/104 CPU模塊作為主控制器,控制系統(tǒng)具體...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同溫度下黑體輻射出射度隨波長的變化關系
c) 前置放大器（含散熱裝置）圖 3-6 PVMI-2TE-10.6 模組實物圖精確性一方面取決于光電探測器的靈敏度和的性能。表 3-3 前置放大器參數(shù) 單位 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長×寬×高（4 級制冷）40×55.5×4040×57×4040×58.5×40長×寬×高（2 級制冷）長×寬×高（3 級制冷）長×寬×高（4 級制冷）NF 型上表給出了在環(huán)境溫度為 20℃下前置放大器工作的性能參數(shù)，可以看出前放大器的輸出阻抗很小，驅動負載的能力大；輸出電壓范圍隨上截止頻率變化為三檔；電壓偏置較��；尺寸較小，易于嵌入到研制系統(tǒng)當中，其中 F 型前置大器自身有散熱裝置無需外接風扇，NF 型自身沒有散熱裝置需要外接風扇。3.2.2 放大電路設計系統(tǒng)接收到目標的紅外輻射后，經紅外探測器轉換為電信號，根據普朗克律可知，黑體的輻射出射度隨溫度的降低而減少，因此紅外探測器接收到的輻能量也會降低，最后導致探測器轉換后的電信號愈來愈微弱。就本系統(tǒng)而言，其測溫范圍為-40℃~60℃，處于低溫段，目標輻射出的輻射量相當微弱，使用高精度電壓表對紅外探測器在測量溫度范圍內的輸出進行記錄實驗室環(huán)境溫度為 20℃，得到圖 3-7 探測器電壓輸出隨目標溫度變化趨勢。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]長江經濟帶沿江高速鐵路通道規(guī)劃布局研究[J]. 湯友富. 鐵道學報. 2018(03)
[2]基于黑體紅外偏振特性的定量分析探索[J]. 陳偉力,武敬力,徐文斌,李軍偉,王淑華,董雁冰,姚石磊. 紅外與毫米波學報. 2017(06)
[3]嚴寒地區(qū)CRTSⅡ型無砟軌道板溫度特性研究[J]. 郭超,陸征然,呂菲,隋孝民. 鐵道工程學報. 2016(09)
[4]國家發(fā)改委正式公布《中長期鐵路網規(guī)劃》[J]. 城市規(guī)劃通訊. 2016(14)
[5]長期荷載作用下高速鐵路無砟軌道傳力與約束機制[J]. 楊榮山. 學術動態(tài). 2012(03)
[6]中日高速鐵路的比較分析與思考[J]. 王明慧,莫凱. 交通運輸工程與信息學報. 2012(02)
[7]無砟軌道軌道板溫度測量與溫度應力分析[J]. 王森榮,孫立,李秋義,吳有松. 鐵道工程學報. 2009(02)
[8]溫度對板式無砟軌道結構的影響研究[J]. 石現(xiàn)峰,李建斌. 鐵道工程學報. 2008(05)
[9]分布式光纖測溫系統(tǒng)及高速數(shù)據采集與處理[J]. 戚風云,趙樂軍,周又玲. 傳感器技術. 2005(11)
[10]輻射測溫的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 戴景民. 自動化技術與應用. 2004(03)
碩士論文
[1]政策擴散視角下中國鐵路技術規(guī)章管理的文獻量化與博弈研究[D]. 王小杰.北京交通大學 2018
[2]道面溫度測量系統(tǒng)設計與研究[D]. 解樂.中國科學技術大學 2017
本文編號：2916131
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同溫度下黑體輻射出射度隨波長的變化關系
c) 前置放大器（含散熱裝置）圖 3-6 PVMI-2TE-10.6 模組實物圖精確性一方面取決于光電探測器的靈敏度和的性能。表 3-3 前置放大器參數(shù) 單位 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長×寬×高（4 級制冷）40×55.5×4040×57×4040×58.5×40長×寬×高（2 級制冷）長×寬×高（3 級制冷）長×寬×高（4 級制冷）NF 型上表給出了在環(huán)境溫度為 20℃下前置放大器工作的性能參數(shù)，可以看出前放大器的輸出阻抗很小，驅動負載的能力大；輸出電壓范圍隨上截止頻率變化為三檔；電壓偏置較��；尺寸較小，易于嵌入到研制系統(tǒng)當中，其中 F 型前置大器自身有散熱裝置無需外接風扇，NF 型自身沒有散熱裝置需要外接風扇。3.2.2 放大電路設計系統(tǒng)接收到目標的紅外輻射后，經紅外探測器轉換為電信號，根據普朗克律可知，黑體的輻射出射度隨溫度的降低而減少，因此紅外探測器接收到的輻能量也會降低，最后導致探測器轉換后的電信號愈來愈微弱。就本系統(tǒng)而言，其測溫范圍為-40℃~60℃，處于低溫段，目標輻射出的輻射量相當微弱，使用高精度電壓表對紅外探測器在測量溫度范圍內的輸出進行記錄實驗室環(huán)境溫度為 20℃，得到圖 3-7 探測器電壓輸出隨目標溫度變化趨勢。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]長江經濟帶沿江高速鐵路通道規(guī)劃布局研究[J]. 湯友富. 鐵道學報. 2018(03)
[2]基于黑體紅外偏振特性的定量分析探索[J]. 陳偉力,武敬力,徐文斌,李軍偉,王淑華,董雁冰,姚石磊. 紅外與毫米波學報. 2017(06)
[3]嚴寒地區(qū)CRTSⅡ型無砟軌道板溫度特性研究[J]. 郭超,陸征然,呂菲,隋孝民. 鐵道工程學報. 2016(09)
[4]國家發(fā)改委正式公布《中長期鐵路網規(guī)劃》[J]. 城市規(guī)劃通訊. 2016(14)
[5]長期荷載作用下高速鐵路無砟軌道傳力與約束機制[J]. 楊榮山. 學術動態(tài). 2012(03)
[6]中日高速鐵路的比較分析與思考[J]. 王明慧,莫凱. 交通運輸工程與信息學報. 2012(02)
[7]無砟軌道軌道板溫度測量與溫度應力分析[J]. 王森榮,孫立,李秋義,吳有松. 鐵道工程學報. 2009(02)
[8]溫度對板式無砟軌道結構的影響研究[J]. 石現(xiàn)峰,李建斌. 鐵道工程學報. 2008(05)
[9]分布式光纖測溫系統(tǒng)及高速數(shù)據采集與處理[J]. 戚風云,趙樂軍,周又玲. 傳感器技術. 2005(11)
[10]輻射測溫的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 戴景民. 自動化技術與應用. 2004(03)
碩士論文
[1]政策擴散視角下中國鐵路技術規(guī)章管理的文獻量化與博弈研究[D]. 王小杰.北京交通大學 2018
[2]道面溫度測量系統(tǒng)設計與研究[D]. 解樂.中國科學技術大學 2017
本文編號：2916131
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