電力機車受電弓撞擊檢測傳感器的製作方法
2023-06-18 07:12:56
專利名稱：電力機車受電弓撞擊檢測傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測電力機車受電弓在運行狀態下受到外力撞擊時的告警傳感器。
背景技術：
電力機車運行時，受電弓處在Z字型的電氣網路下，由於各網節點大量使用了吊鉤、牽拉線和絕緣子支撐杆等物件作為機械固定用。因風雨侵襲、沿路化學物侵蝕作用、機械老化以及電力機車高速運行帶來的振動等原因，使得這些機械固定件會發生脫扣而墜掛於電網線路的下方。當電力機車高速行駛時其墜落部件極易撞擊受電弓，造成受電弓受損或拉垮供電網路，從而影響電力機車的運行。目前尚無在受電弓上直接檢測撞擊的傳感器。
實用新型內容本實用新型所要解決的問題是提供一種電力機車受電弓撞擊檢測傳感器，該傳感器可在受電弓上直接檢測受撞擊的信號，為排除電力機車電氣網路的機械固定物異位引起的故障提供信息。
本實用新型提供的技術方案是一種電力機車受電弓撞擊檢測傳感器，包括信號檢測部分和信號處理與發射部分，信號檢測部分包括壓電陶瓷片及將壓電陶瓷片連接在電力機車受電弓上的連接件，壓電陶瓷片固聯在連接件上，信號發射部分由信號處理電路和高頻發射電路組成，壓電陶瓷片將電力機車受電弓遭受的撞擊力轉換成電信號，輸入給信號處理電路，再通過高頻發射電路經天線發射出去。
上述信號處理電路由信號處理傳輸匹配電路、極性變換電路、脈衝延時電路組成，壓電陶瓷片的壓電轉換信號輸出與信號傳輸匹配電路的輸入端連接，信號傳輸匹配電路的輸出端與極性變換電路的輸入端連接、極性變換電路的輸出端與脈衝延時電路輸入端連接、脈衝延時電路的輸出端與高頻發射電路的輸入端連接。
上述壓電陶瓷片的受撞擊面貼附有承載撞擊力的矽橡膠片材。
設有與壓電陶瓷片電連接的導電膠，導電膠的輸出端與信號傳輸匹配電路的輸入端連接。
上述導電膠貼附在壓電陶瓷片兩面，其中受撞擊面貼附有承載撞擊力的矽橡膠片材。
本實用新型採用壓電陶瓷片作為撞擊信號檢測組件，在與一運動物體相撞瞬間，撞擊力大於10N時，該陶瓷片能輸出一單極性脈衝波。當電力機車運行時，供電網路的某個節點如有物體掛落在線路的下方，則受電弓前方安裝的本實用新型撞擊檢測傳感器首先遭遇碰撞，通過信號檢測部分將電信號送到信號處理與發射部分，達到在高電位上的撞擊力檢測的目的；檢測到受撞擊的信號經信號處理與發射部分發射，從而為排除電力機車電氣網路的機械固定物異位引起的故障提供信息。本實用新型可在電網27kV高電位上工作，並滿足電磁兼容的要求。
圖1為本實用新型受電弓撞擊檢測傳感器示意圖；圖2為本實用新型信號檢測部分的安裝示意圖；圖3為本實用新型無線高頻信號發射部分的電路框圖；圖4本實用新型信號處理電路原理圖。
具體實施方式
由圖1可知，本實用新型提供的電氣列車受電弓撞擊檢測傳感器主要由壓電陶瓷片1構成的撞擊力檢測組件和撞擊力電信號處理與高頻發射電路2以及發射天線3組成。如圖2所示，撞擊力檢測組件由多層材料疊放構成，最上面採用的矽橡膠片7材直接承載撞擊力，壓電陶瓷片1上下兩面的導電膠6將壓電轉換信號輸出，完成信號的檢測。撞擊力檢測組件固聯在連接件5上，並通過連接件5固定在受電弓4上(如通過螺栓或其他固定方式連接)。如圖3所示，信號處理與發射部分2由撞擊力檢測信號輸入端8，信號傳輸匹配電路9，撞擊力脈衝波極性變換電路10，脈寬整形延時電路11和高頻信號產生與發射電路12構成。
如圖4所示，受電弓傳感器遭受撞擊後，撞擊力轉變成電信號送入阻抗匹配電路13，匹配阻抗由R10和R11組成，同時可兼作信號電平的調整。由IC1CA3130和若干電阻組成的無二極體極性轉換電路將輸入的正負脈衝信號轉換成正極性信號輸出。由電路圖可知，IC1接成反向放大電路，當負極性信號輸入時，輸出為VO1=-R13R12Vi1;]]>當輸入信號為正極性時，IC2CD4011輸出保持為零，輸入電壓通過R12、R13和R14分壓，使IC2輸入端得到Vi2=R14R12+R13+R14Vi1,]]>從而完成信號極性的轉換。為了使正負增益相同，後級電路的輸入阻抗應與R14並聯計算。
IC2為反向門，用以實現高低電平的轉換，給後級電路提供有效信號期間的低電平觸發。由IC3組成的電路是一個典型的脈衝延時和展寬電路。由於前置電路送來的脈衝信號寬度是可變的，為了保證後置電路的穩定運行，脈衝展寬電路將不同脈衝寬度的波形通過展寬電路統一延時展寬為標準輸出的0.5S方波，並由IC3HA17555集成電路3腳輸出驅動下級高頻電路工作。
高頻信號產生與發射電路12因採用本領域技術人員所熟知的常規電路或器件，故在此不再對其作詳細說明。無線高頻信號發射部分將撞擊力檢測信號經天線3發射後，即完成了受電弓受撞擊信號的檢測。
權利要求1.一種電力機車受電弓撞擊檢測傳感器，包括信號檢測部分和信號處理與發射部分，其特徵在於信號檢測部分包括壓電陶瓷片及將壓電陶瓷片連接在電力機車受電弓上的連接件，壓電陶瓷片固聯在連接件上，信號發射部分由信號處理電路和高頻發射電路組成，壓電陶瓷片將電力機車受電弓遭受的撞擊力轉換成電信號，輸入給信號處理電路，再通過高頻發射電路經天線發射出去。
2.根據權利要求1所述的傳感器，其特徵在於信號處理電路由信號處理傳輸匹配電路、極性變換電路、脈衝延時電路組成，壓電陶瓷片的壓電轉換信號輸出與信號傳輸匹配電路的輸入端連接，信號傳輸匹配電路的輸出端與極性變換電路的輸入端連接、極性變換電路的輸出端與脈衝延時電路輸入端連接、脈衝延時電路的輸出端與高頻發射電路的輸入端連接。
3.根據權利要求1或2所述的傳感器，其特徵在於壓電陶瓷片的受撞擊面貼附有承載撞擊力的矽橡膠片材。
4.根據權利要求1或2所述的傳感器，其特徵在於設有與壓電陶瓷片電連接的導電膠，導電膠的輸出端與信號傳輸匹配電路的輸入端連接。
5.根據權利要求4所述的傳感器，其特徵在於導電膠貼附在壓電陶瓷片兩面，其中受撞擊面貼附有承載撞擊力的矽橡膠片材。
專利摘要本實用新型提供了一種電力機車在運行時，受電弓遭受撞擊的狀態檢測傳感器。該裝置主要由撞擊力檢測組件和信號處理與無線高頻信號發射電路構成。傳感器整體安裝於高電位端的受電弓支架上。當供電網路上墜掛在線路下方的物體撞擊運行電力機車的受電弓時，撞擊力傳感器將遭受碰撞，並將其撞擊力轉換成電脈衝信號送到信號處理與發射電路，經民用高頻頻段的高頻信號發射出去，完成受電弓的撞擊檢測。
文檔編號B60L5/20GK2601884SQ0323536
公開日2004年2月4日 申請日期2003年1月27日 優先權日2003年1月27日
發明者喻劍輝, 薛健 申請人:武漢大學