[发明专利]一种轨道交通用光纤式速度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤式速度传感器。

背景技术

轨道交通行业需要对机车的速度进行测量，测量结果是列车控制、刹车、列车监控等系统的关键控制参数。该参数测量不准，轻则造成列车运行发生晚点等现象，重则可能因速度过快造成出轨等事故。

机车速度测量分为绝对速度测量和转速测量。绝对速度测量一般采用雷达式、光学式等非接触式传感器来测量机车相对地面的速度，转速测量一般采用霍尔式、磁电式和光电式等传感器测量电机、齿轮、车轴等部位的转速。

光电式转速传感器安装于各种类型机车轴端，为机车提供运行速度及运动方向，是机车安全运行的重要组成部分。此传感器输入轴与被测轮轴相连接，被测轮轴带动传感器输入轴旋转，被测轮轴转速与输入轴转速相等，利用光电模块的光电效应，产生与车轮转速成比例的电脉冲信号，从而实现测速的功能。这种传感器具有结构简单、可靠性高、测量精度高等优点，因此被广泛使用。

但光电式转速传感器目前广泛采用光敏元件或光电编码器进行信号的发射和接收，利用光栅片对光路的遮断来输出电脉冲信号，机车控制系统根据输出脉冲的频率来计算转速。该类传感器存在以下几个缺点：

1、电力机车的轴端有时会因接地不良而出现高压电，从而导致整个传感器内部为一个高电压环境，特别是金属光栅片表面也会带有高电压，而由于光电式传感器的光敏元件或光电编码器与金属光栅片之间距离较近，会被高压电击穿，烧坏传感器；虽然部分光电传感器通过增大光敏元件与光栅片之间的距离来提高传感器的耐压等级，但仍无法根除隐患。

2、光电式传感器的输出信号通过电缆传输，传输过程中会受到电磁干扰的影响，从而发生误脉冲等现象。

3、由于传感器内部体积的限制，光电式传感器输出信号通道数较少，目前市场上最多也只有六通道的传感器，这样客户在需要较多信号通道时只能加装更多的传感器，增加了系统体积和成本。

4、光电传感器中的相位差是通过手工调整来控制，较为费时费力，有研究将两路信号集成在一个光模块中，但由于机械结构内部的反射等原因，两路信号之间存在干扰现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有光电式传感器的上述不足而提供种一种轨道交通用光纤式速度传感器，使其能更安全地测量。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

轨道交通用光纤式速度传感器，其特征在于：包括转速传递机构、光栅片、光纤测速模块、光纤、电路盒、光源、光探测器、测量电路、信号电缆，光栅片安装在转速传递机构的轴上，光纤测速模块安装在转速传递机构的内部，并和光栅片相配合，能够使两根光纤之间的光发生耦合，并使光栅片的光栅孔处于光纤耦合通道上，对耦合通道的通断进行调制，光纤用来连接光纤测速模块和电路盒，能够将电路盒中光源发出的光传递到光纤测速模块中，也能够将光纤模块中的被调制光传递给电路盒中的光探测器，电路盒用来容纳光源、光探测器和测量电路，测量电路用来驱动光源，并将光探测器输出的信号转换成方波脉宽信号，然后通过信号电缆输出。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、由于光纤是非导体，不会被电击穿，而传感器的电路部分放置在远离测量现场的远端，不会受到高电压的影响，可解决光电转速传感器的耐高压问题。在此类产品上首次使用光纤来作为测量单元和信号传输途径。

2、由于光纤中传输的是光信号，完全不受电磁干扰的影响，可解决光电转速传感器的电磁干扰问题。

3、由于光纤的传输距离较远，在测量现场无需测量电路，光纤的体积也较为纤小，可以在一个传感器中实现更多的测量通道。

4、由于光纤较为纤细，其出射光的角度也在一定的范围之内，故很容易实现两路光信号之间的隔离，可解决两路信号之间相位差需要手工调整的问题。

附图说明

图1是本发明实施例轨道交通用光纤式速度传感器的结构示意图。

图2是本发明实施例光纤测速模块一实施例的结构示意图。

图3是本发明实施例光纤测速模块另一实施例的结构示意图。

图4是本发明实施例光纤测速模块又一实施例的结构示意图。

图5是本发明实施例光纤测速模块又一实施例的结构示意图。

图6是本发明实施例光纤测速模块又一实施例的结构示意图。

图7是本发明实施例光纤测速模块又一实施例的结构示意图。

图8是本发明实施例光纤测速模块又一实施例的结构示意图。

具体实施方式