专利名称：轴温探头焦点智能化校准装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于铁路的其他辅助设备，尤其涉及通过探测或指示过热车轴的热辐射对铁路车辆安全提供保障的装置。
背景技术：
为防止铁路车辆燃切轴，确保列车运输安全，红外轴温探测系统得到广泛使用。目前各铁路站段均安装有相应设备。红外轴温探测系统的任务就是要及时捕获通过列车的轴温异常情况，及时报警确保行车安全。该系统由控制中心和沿铁路分布的各探测站点组成，并且已经联网。根据运输流量和线路自然条件(坡道、曲线、桥涵等)，干线按规定30千米左右设定一处探测站。探测站设机房，有关设备安装在机房内，红外探头装在保护箱内，安装在铁轨旁。机房与探头距离不大于30米，通过电缆相连。其安装位置示意图如图1所示，探头指向列车前进方向，按照规定的水平角和仰角由夹具固定，保证探头焦点对准通过的列车热轴部位。当列车通过时，探头将收到的轴温信号转换为电压信号，传递给探测系统。因此控制中心可以及时了解管辖区域内列车轴温状态。由于探头安放在铁轨旁，受到过往列车的震动等影响，探头焦点会发生变化，总是偏离了列车的热轴部位，影响到探测的准确度。为此铁路部门要定期派人到现场进行焦点校准。校准装置分为两种情况有的是由轴温探测系统的生产厂家提供，有的是由使用单位自行制造，基本采用手动方法。图2所示的为其中的一种方法。在探头前方规定的位置安放一校准支架，在支架中心处放置热源来代替列车热轴。有相当一部分单位利用点燃的香烟或香火来代替热源。工作时，一个操作人员手举热源贴在校准支架的规定位置处，另一操作人员观察万用表的读数(探头输出电压)，只要观察到的电压偏离最大值，就要调整探头位置，直至观察值达到一定的电压范围。这种方法由于调整方向不明确，工作效率很低。还容易受到风、雪等环境条件以及人为因素的影响。
发明内容
本实用新型的目的就是针对这种方法的缺点，提出了一种轴温探头焦点智能化校准装置，其技术解决方案是这样实现的一种轴温探头焦点智能化校准装置，其特征在于该校准装置以单片机为控制单元，由聚光灯阵列模拟热轴，红外探头作为测温传感器，由聚光灯阵列电路、驱动电路、液晶显示器电路和含有单片机、隔离调整及按键指示灯电路所组成的测控系统，其中所述的单片机控制聚光灯阵列中各灯的亮暗，测温传感器接收到热轴辐射信号后，由单片机进行数据采集与分析处理，确定当前焦点位置，并在液晶显示屏上以图形方式给出实际焦点位置以及给定位置的偏离状态并予以显示。
与现有技术相比较，本实用新型的优点是显而易见的，主要表现在1、以聚光灯阵列模拟热轴，动态反应快，既便于控制又满足现场需要；2、以点阵图形方式给出实际焦点位置偏离给定位置的状态，偏离方向和程度，非常直观，现场使用便利；3、以单片机为控制单元，智能化程度高，软件方法新颖。
图1是轴温探测系统工作原理图。
图2是校准方法示意图。
图3是本实用新型的总体结构示意图。
图4是单个聚光灯的驱动电路。
图5是本实用新型的软件流程框图。
图3是本实用新型的摘要附图。
具体实施方式
如图3所示的一种轴温探头焦点智能校准装置，该装置以C8051F020单片机为核心，由聚光灯阵列、隔离调整模块、液晶显示器及按键指示灯等组成。单片机为控制单元，由聚光灯阵列模拟热轴，红外探头作为测温传感器构成一个测控系统。单片机控制聚光灯阵列中各灯的亮暗，以模拟不同的焦点位置。测温传感器接收到热辐射信号后，单片机进行数据采集与分析处理，确定当前焦点位置，并在液晶显示器上以图形方式给出实际焦点位置及其偏离状态，由此指示焦点调整的方向和大小。
整个电路由四快电路板构成。聚光灯阵列一块、驱动电路一块、液晶显示器一块、单片机及隔离调整、按键指示灯等为一块。其中C8051F020单片机为整个装置的核心，是高度集成的片上系统。它在一个芯片内集成了一个12位A/D转换器、电压基准、D/A转换器、8个8位通用数字I/O端口、5个通用16位定时器、64K FLASH程序存储器以及与8051兼容的高速微处理器内核等。本装置主要利用其A/D转换器接收探头输出的模拟电压信号。隔离调整电路主要由运算放大器CA3140E和电位器组成，用于将探头输出电压衰减到后级A/D转换器的输入允许范围，并进行隔离。选用了单片机内部的12位A/D转换器，并以单片机内部参考电压VREF＝2.4V作为基准电压。聚光灯阵列由5×5阵列共25个聚光灯及其驱动电路构成，用其热辐射信号对热轴信号进行模拟。使用时由校准支架固定在指定位置。驱动电路保证足够的驱动电流；单个聚光灯的驱动电路如图4所示。液晶显示器采用128×64点阵图形液晶显示器，可以显示各种字符，其内部集成了LCD板、控制器和片选驱动等。单片机对显示器的控制主要是写操作和读操作，必须满足其工作时序。考虑到现场使用的条件，图形方式比数字显示器更直观。
整个装置的工作过程是5×5阵列中的各个聚光灯轮流点亮，A/D转换器将其对应的输出电压分别采集进单片机。经过分析处理后，将中心区域3×3阵列的聚光灯信号大小，用光斑相对大小的方式显示出来。信号强，光斑大；信号弱，光斑小。根据光斑分布情况，可以确定当前焦点位置。若焦点位置不在灯阵中心，则进行调整，直至调整到规定的位置。具体流程框图如图5所示。
权利要求1.一种轴温探头焦点智能化校准装置，其特征在于该校准装置以单片机为控制单元，由聚光灯阵列模拟热轴，红外探头作为测温传感器，由聚光灯阵列电路、驱动电路、液晶显示器电路和含有单片机、隔离调整及按键指示灯电路所组成的测控系统，其中所述的单片机控制聚光灯阵列中各灯的亮暗，测温传感器接收到热轴辐射信号后，由单片机进行数据采集与分析处理，确定当前焦点位置，并在液晶显示屏上以图形方式给出实际焦点位置以及给定位置的偏离状态并予以显示。
专利摘要本实用新型公开了一种轴温探头焦点智能化校准装置，属于通过探测或指示过热车轴的热辐射对铁路车轴安全提供保障的装置。该装置以单片机为核心，由聚光灯阵列、隔离调整模块，液晶显示器及按键指示灯等组成。单片机控制聚光灯阵列各灯的亮暗，以模拟不同的焦点位置。测温传感器接收到热辐射信号后，单片机进行数据采集与分析处理，确定当前焦点位置，并在液晶显示器上以图形方式给出实际焦点位置与给定位置的偏离状态，由此指示焦点调整的方向与大小。与现有技术比较，本实用新型以聚光灯阵列模拟热轴，动态反应快；以点阵图形方式给出焦点位置及其偏离状态，直观便利；以单片机为控制单元，智能化程度高，校准方法新颖。可作为铁路的辅助设备推广使用。
文档编号G05B19/04GK2892606SQ20062009013
公开日2007年4月25日 申请日期2006年3月31日 优先权日2006年3月31日
发明者李萍, 李亚荣 申请人:大连交通大学