专利名称：速度传感器的制作方法
技术领域：
本发明速度传感器属于测试技术领域，它可以完成机车的速度、加速度和机车行驶路程的测试。
在机车的粘着控制中，直接蠕滑速度法最直观也最简单，获取蠕滑速度(等于车轮触轨处的车轮线速度减去车体行驶速度)是实现粘着控制的关键，由于车轮线速度容易测量，获取蠕滑速度的关键是如何准确获取机车车体行驶速度。然而机车车体速度的测量十分困难，虽然通过从动轮、多普勒雷达和电涡流传感器可以测量车体速度，但在启动或雨雪等较恶劣天气状况时测速精度较差，达不到实用要求[1，2，3，4]。
为了解决机车测速精度较差的问题，本发明提出了一种速度测试方法。
本发明的任务是提供一个结构简单、成本低、误差小的机车速度传感器，即使机车的振动，启动或雨雪等较恶劣天气状况下也能提供精度高的机车速度。
本发明速度传感器有光滑平面A，有使光滑平面A保持水平的装置，有角度传感器测量速度传感器的前进方向与光滑水平面A之间夹角α，还有垂直于光滑水平面A的平面B与光滑水平面A固定联结；至少有2个以上完全相同的弹簧具有f＝k1x+k2x2+…+knxn，f为弹簧所受沿长度方向的拉力或压力，k1，k2，…，kn为弹簧弹性系数，x为弹簧受拉力或压力f后长度的伸长或压缩量；所有完全相同的m个(m≥2)弹簧沿光滑水平面A前进方向平行地放置在光滑水平面A上且各自的首端分别固定于平面B的对应点，至少有一个弹簧1的末端联结放置在光滑水平面A上的质量M1不为零的M1物体；其它的弹簧即弹簧2、…、弹簧m的末端分别联结放置在光滑水平面A上的质量可为零也可以不为零的M2物体、…、Mm物体，若某一弹簧末端联结的物体质量为零也即意味着该弹簧末端没有联结物体；还有m套位移传感器用以测量对应m个弹簧沿光滑水平面A前进反方向的末端相对于首端的长度变化量x1、x2、…、xm，则有下列关系式成立k1x12/2+k2x13/3+···+knx1n+1/(n+1)-M1v12/2]]>=k1x22/2+k2x23/3+···+knx2n+1/(n+1)-M2v22/2]]>＝……=k1xm2/2+k2xm3/3+···+knxmn+1/(n+1)-Mmvm2/---(1)]]>v1=v-∂x1∂t---(2)]]>v2=v-∂x2∂t---(3)]]>……vm=v-∂xm∂t---(4)]]>其中，v1、…、vm分别为物体M1、…、Mm沿光滑水平面A前进方向的水平前进速度，也即分别为每个弹簧末端沿光滑水平面A前进方向的水平前进速度，v为光滑水平面A前进方向的水平前进速度。由于x1、…、xm在每同一时刻均为已知，容易求出相应的 …、 又k1，k2，…，kn，M1、…、Mm均为已知，进而可求出光滑水平面A前进方向的水平前进速度v，从而可知速度传感器前进方向的速度大小等于 因本发明速度传感器中物体M1、…、Mm沿光滑水平面A前进方向的动能是分别由弹簧1、…、弹簧m沿光滑水平面A前进反方向的弹性势能转化而来的，而弹簧沿光滑水平面A前进方向的弹性势能是由它沿光滑水平面A前进反方向的长度变化量确定且不受机车的振动、雨雪等较恶劣天气状况的影响，所以较之目前机车的各种测速方法有它的独到之处。
下面结合说明书附图
和具体实施方式
对本发明进一步详细地说明。
附图是本发明速度传感器的主要组成部分，有未画出的使光滑平面A保持水平的装置，有垂直于光滑水平面A的平面B与光滑水平面A固定联结，有未画出的角度传感器测量速度传感器的前进方向与光滑水平面A之间夹角α，至少有2个以上完全相同的弹簧沿光滑水平面A前进方向平行地放置在光滑水平面A上，m个(m≥2)弹簧各自的首端分别固定于平面B的相应点；m个弹簧中至少有一个弹簧1的末端联结放置在光滑水平面A上的质量M1不为零的M1物体，其它的m-1个(m≥2)弹簧即弹簧2、…、弹簧m的末端分别联结放置在光滑水平面A上的质量可为零也可以不为零的M2物体、…、Mm物体，若某一弹簧末端联结的物体质量为零也即意味着该弹簧末端没有联结物体；还有m套未画出的位移传感器用以测量对应m个弹簧沿光滑水平面A前进反方向的末端相对首端的长度变化量x1、x2、…、xm。
机车停靠在铁轨上，本发明速度传感器也固定在机车上且它的光滑平面A与水平面平行，这时m个弹簧沿光滑水平面A前进方向的长度变化量均为零，m个弹簧沿光滑水平面A前进方向的动能和势能也均为零，物体M1、…、Mm沿光滑水平面A前进方向的动能也均为零。本发明速度传感器通过平面B向弹簧1、…、弹簧m和物体M1、…、Mm传送能量。这时若m个弹簧不分别联结物体M1、…、Mm，此时公式(1)中的M1、…、Mm均为零，v1、…、vm分别为m个弹簧末端沿光滑水平面A前进方向的水平前进速度，m个弹簧沿光滑水平面A前进反方向的长度变化量x1、x2、…、xm在每同一时刻均相等，相应的长度变化量对时间的变化率 …、 在每同一时刻均相等，v1、…、vm在每同一时刻相等，公式(1)、(2)、(3)及(4)仍然成立，也即m个弹簧沿光滑水平面A前进方向的固有动能是一样的，m个弹簧沿光滑水平面A前进反方向的固有弹性势能是一样的；连接物体M1、…、Mm后m个弹簧沿光滑水平面A前进反方向的弹性势能发生了改变，m个弹簧沿光滑水平面A前进反方向各自弹性势能的增加量分别就是物体M1、…、Mm沿光滑水平面A前进方向的瞬时动能的增加量。由于本发明速度传感器物体M1、…、Mm沿光滑水平面A前进方向的动能不易测量，而m个弹簧每同一时刻沿光滑水平面A前进反方向的弹性势能容易通过位移传感器测得的该同一时刻m个弹簧沿光滑水平面A前进反方向的长度变化量x1、x2、…、xm计算出来，分别为k1x12/2+k2x13/3+…+knx1n+1/(n+1)、…、k1xm2/2+k2xm3/3+…+knxmn+1/(n+1)，所以用算出的联结物体M1、…、Mm时m个弹簧每同一时刻沿光滑水平面A前进反方向的弹性势能分别减去该同一时刻物体M1、…、Mm沿光滑水平面A前进方向的动能M1v12/2、…、Mmvm2/2后应分别等于m个弹簧不联结物体M1、…、Mm时该同一时刻沿光滑水平面A前进反方向的固有弹性势能，并且相等，这就得到了公式(1)。而v1、…、vm为物体M1、…、Mm沿光滑水平面A前进方向的水平前进速度，也即为m个弹簧末端沿光滑水平面A前进方向的水平前进速度，m个弹簧沿光滑水平面A前进反方向的长度变化量的变化率分别为 …、 并且有弹簧末端沿光滑水平面A前进方向的水平前进速度等于光滑水平面水平前进速度减去弹簧沿光滑水平面A前进反方向的长度变化量的变化率，这样很容易得到公式(2)、公式(3)及公式(4)。由于x1、x2、…、xm在每同一时刻均为已知，容易求出相应的 …、 又k1，k2，…，kn，M1、…、Mm均为已知，进而可求出光滑水平面A的水平前进速度v，从而可知速度传感器前进方向的速度大小等于 本发明速度传感器的最佳实施方案是，速度传感器中灌满水使2个密封的圆柱形腔体沿速度传感器前进方向水平地平行悬浮，圆柱腔体长度及空间大小适中且腔体内表面均为涂有润滑物质的光滑曲面，角度传感器测量速度传感器的前进方向与水平的圆柱形腔体之间夹角α，2个弹簧均为完全相同的表面刨光圆柱型螺旋弹簧，2个质量不等的物体均为表面光滑的球体，每个圆柱腔体内放置1个弹簧和1个球，弹簧的一端固定联结在圆柱腔体的一端，弹簧的另一端固定联结球，在球与圆柱腔体之间安放位移传感器来测试弹簧的长度变化量，按照公式(1)、(2)、(3)及(4)可求出水平圆柱形腔体的水平前进速度v，从而可知速度传感器前进方向的速度大小等于 参考文献[1]万广。机车粘着控制技术现状与发展[J]。机车电传动，1996，(3)1-7[2]K Hahn。高速重载牵引粘着利用的进步[J]。电力牵引快报，1993，(3)1-8[3]李江红等。机车粘着控制的基本原理和方法[J]。机车电传动，2002，(6)4-8[4]夏虹等。电涡流传感器用于铁路机车速度与路程的测量[J]。哈尔滨工程大学学报，2002，(4)4-权利要求
1.物体的动能由弹簧的弹性势能提供的速度传感器其特征是有光滑平面A，有使光滑平面A保持水平的装置，有角度传感器测量速度传感器的前进方向与光滑水平面A之间夹角α，还有垂直于光滑水平面A的平面B与光滑水平面A固定联结；至少有2个以上完全相同的弹簧具有f＝k1x+k2x2+…+knxn，f为弹簧所受沿长度方向的拉力或压力，k1，k2，…，kn为弹簧弹性系数，x为弹簧受拉力或压力f后长度的伸长或压缩量；所有完全相同的m个(m≥2)弹簧沿光滑水平面A前进方向平行地放置在光滑水平面A上且各自的首端分别固定于平面B的对应点，至少有一个弹簧1的末端联结放置在光滑水平面A上的质量M1不为零的M1物体；其它的弹簧即弹簧2、…、弹簧m的末端分别联结放置在光滑水平面A上的质量可为零也可以不为零的M2物体、…、Mm物体，若某一弹簧末端联结的物体质量为零也即意味着该弹簧末端没有联结物体；还有m套位移传感器用以测量对应m个弹簧沿光滑水平面A前进反方向的末端相对于首端的长度变化量x1、x2、…、xm，有下列关系式成立k1x12/2+k2x13/3+···+knx1n+1/(n+1)-M1v12/2]]>=k1x22/2+k2x23/3+···+knx2n+1/(n+1)-M2v22/2]]>=······]]>=k1xm2/2+k2xm3/3+···+knxmn+1/(n+1)-Mmvm2/2---(1)]]>v1=v-∂x1∂t;v2=v-∂x2∂t;······;vm=v-∂xm∂t---(2)]]>其中，v1、…、vm分别为每个弹簧末端沿光滑水平面A前进方向的水平前进速度，v为光滑水平面A前进方向的水平前进速度，而x1、…、xm在每同一时刻均为已知，易求出相应的∂x1∂t,···,∂xm∂t,]]>又k1，k2，…，kn，M1、…、Mm均为已知，进而可求出光滑水平面A前进方向的水平前进速度v，从而可知速度传感器前进方向的速度大小等于
2.根据权利要求1所述，本发明速度传感器的最佳实施方案是，速度传感器中灌满水使2个密封的圆柱形腔体沿速度传感器前进方向水平地平行悬浮，圆柱腔体长度及空间大小适中且腔体内表面均为涂有润滑物质的光滑曲面，角度传感器测量速度传感器的前进方向与水平的圆柱形腔体之间的夹角α，2个弹簧均为完全相同的表面刨光圆柱型螺旋弹簧，2个质量不等的物体均为表面光滑的球体，每个圆柱腔体内放置1个弹簧和1个球，弹簧的一端固定联结在圆柱腔体的一端，弹簧的另一端固定联结球，在球与圆柱腔体之间安放位移传感器来测试弹簧的长度变化量，按照权利要求1公式(1)及(2)可求出水平圆柱形腔体的水平前进速度v，从而可知速度传感器前进方向的速度大小等于
全文摘要
速度传感器，属于测试领域。m个(m≥2)完全相同弹簧平行地沿传感器前进方向放置光滑水平面A上，弹簧首端分别固定于平面B对应点，弹簧1末端联结放置在平面A上质量不为零的M
文档编号G01P3/02GK1621847SQ200310120010
公开日2005年6月1日 申请日期2003年11月28日 优先权日2003年11月28日
发明者梁瑜 申请人:梁瑜