道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測系統及其電渦流傳感器的製造方法
2023-10-29 08:47:02 1
道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測系統及其電渦流傳感器的製造方法
【專利摘要】本發明揭示了一種道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測系統及其電渦流傳感器，電渦流傳感器包括電渦流探頭、電渦流電路；電渦流電路包括振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊；電渦流傳感器利用高頻振蕩電流通過電渦流探頭，在電渦流探頭的頭部產生交變的磁場，當交變磁場的有效範圍內有金屬導體移動，磁場會隨金屬移動變化而變化，將這一變化轉換成電壓或電流變化；振蕩器模塊負責產生振蕩信號，並輸出到檢波模塊；檢波模塊用以將振蕩器模塊輸出的交流電壓信號整流濾波成穩定的直流電壓信號；溫度補償模塊用以對溫度進行補償；輸出緩衝級模塊用以將上一級的直流電壓信號放大輸出。本發明可實時獲取檢查柱與檢查塊缺口之間的間隙變化。
【專利說明】道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測系統及其電渦流傳感器
【技術領域】
[0001]本發明屬於電子通訊【技術領域】，涉及一種道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測系統，尤其涉及一種用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器。
【背景技術】
[0002]鐵路道岔轉轍機的工作狀態正常與否對保障鐵路正常運行至關重要，未來大軸重列車的開行，運量的進一步增大，都會造成對道岔設備的衝擊更加頻繁，受震動強度加大、磨損增快、幾何變化，鐵路道岔轉轍機工作狀態監測的研究十幾年來從沒有間斷，目前國內外對轉轍機工作狀態進行監測的主要參數是轉換阻力和表示杆缺口寬度，其中轉換阻力是轉轍機尖軌密貼程度的間接表現，表示杆缺口寬度是轉轍機尖軌密貼程度的直接表現。
[0003]現有表示杆缺口寬度的監測方式均有其不足之處:如碰珠式傳感器技術和彈簧位移傳感器技術方式探測裝置易損壞，光電編碼器技術方式易受汙染而降低準確度，反射式光纖位移傳感器技術和霍爾位移傳感器技術方式探頭過大不便安裝，攝像頭技術方式沒有量化檢測結果需要人工判斷表示杆缺口寬度。
[0004]同時，現有常用的監測方式是攝像頭技術方式，它需要沿著鐵軌布一條專門的通信線路，系統費用成本比較高，而且沒有量化檢測結果，需要人工判斷表示杆缺口寬度，存在著較大的個人主觀因素，不精確，誤差大。
[0005]有鑑於此，如今迫切需要設計一種新的道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測系統，以克服現有系統的上述缺陷。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是:提供一種用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，可實時獲取檢查柱與檢查塊缺口之間的間隙變化，具有良好的實時性，並且把物理距離量化成電壓值來測量，攻克電渦流國內外目前直徑6毫米以下探頭只能探測O?I毫米的限制。
[0007]此外，本發明還提供一種道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測系統，可實時獲取檢查柱與檢查塊缺口之間的間隙變化，具有良好的實時性，並且把物理距離量化成電壓值來測量，攻克電渦流國內外目前直徑6毫米以下探頭只能探測O?I毫米的限制。
[0008]為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案:
[0009]一種用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，所述電渦流傳感器包括:電渦流探頭、電渦流電路，電渦流電路包括振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊；
[0010]所述電渦流探頭與振蕩器模塊連接；振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊依次連接，或者振蕩器模塊、檢波模塊、輸出緩衝級模塊依次連接，溫度補償模塊連接振蕩器模塊或檢波模塊或輸出緩衝級模塊；
[0011]所述電渦流傳感器利用高頻振蕩電流通過電渦流探頭，在電渦流探頭的頭部產生交變的磁場，當這一交變磁場的有效範圍內有金屬導體移動，磁場會隨金屬移動變化而變化，從而將這一變化轉換成電壓或電流變化並傳遞到監測系統的採集器模塊；
[0012]所述電渦流探頭採用繞在寬溫鐵氧體磁芯的線圈；
[0013]所述振蕩器模塊負責產生振蕩信號，並輸出到檢波模塊；振蕩器模塊米用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第九電阻R9、第十電阻R10，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第七電容C7、第八電容C8，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ；
[0014]其中，第七電容C7的第一端連接電源VDD，第二端接地；第八電容C8的第一端通過第九電阻R9連接電源VDD，第二端接地；第七電容C7和第八電容C8和第九電阻R9對電源VDD進行濾波；第十電阻RlO增強電路穩定性作用；
[0015]第一電阻Rl的第一端通過第九電阻R9連接電源VDD，第二電阻R2的第二端接地，第一電阻Rl的第二端、第二電阻R2的第一端分別連接第十電阻RlO的第一端，第十電阻RlO的第二端連接放大三極體Ql的基極，為放大三極體Ql提供偏置電壓；
[0016]第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；
[0017]放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接第十電阻RlO的第一端，第一電容Cl的第二端接地；
[0018]所述檢波模塊用以將振蕩器模塊輸出的交流電壓信號整流濾波成穩定的直流電壓信號，並輸出到溫度補償模塊；
[0019]檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ；
[0020]其中，第五電容C5的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；
[0021]第一二極體D1、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用；
[0022]所述溫度補償模塊包括第四電阻R4、第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6、第i^一電阻R11、第十二熱敏電阻R12、第十三電阻R13 ；
[0023]所述第四電阻R4的第一端連接第二二極體D2的負極、第六電容C6的第一端，第四電阻R4的第二端連接第五電阻R5的第一端；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端、第十一電阻Rll的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地；第十一電阻Rll的第二端分部連接第十二熱敏電阻R12的第一端、第十三電阻R13的第一端，第十二熱敏電阻R12的第二端、第十三電阻R13的第二端接地；
[0024]所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十四電阻R14、第十五電阻R15，第九電容C9、第十電容ClO ；
[0025]其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；
[0026]運算放大器Ul的正極連接第四電阻R4的第二端，運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端、第十四電阻R14的第一端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端；第十四電阻R14的第二端分別連接第九電容C9的第一端、第十五電阻R15的第一端、第十電容ClO的第一端,第九電容C9的第二端、第十五電阻R15的第二端、第十電容ClO的第二端接地；
[0027]所述溫度補償模塊用以對由於溫度變化對電渦流傳感器或/和振蕩器模塊產生的影響進行補償；溫度補償模塊用以補償放大三極體Ql和電渦流線圈LI ;按照三極體物理特性，三極體隨著溫度由低到高，三極體的PN結變窄，則使三極體放大倍係數β增大；放大三極體Ql隨著溫度由低到高，放大三極體Ql的集電極電流不斷增大，最終導致輸入放大器Ul的電壓信號隨著溫度由低到高而增大；電渦流線圈LI由於選材和其物理特性隨著溫度由低到高所輸出的電壓信號也是在增大的；而溫度補償電路中第六電阻R6和第十二電阻Rl2是熱敏電阻(NTC)，隨著溫度由低到高，第六電阻R6和第十二電阻Rl2的阻值由大到小，造成第六電阻R6，第i^一電阻Rl I，第十二電阻Rl2，第十三電阻Rl3組成的電阻網絡整體阻值變小，由於阻值變小，電流不變，根據U = IR,電壓信號則變小，輸入運算放大器Ul的電壓信號就變小；隨著溫度的由低到高，放大三極體Ql放大係數變大，電渦流線圈LI輸出特性所造成電壓信號變大，同時溫度補償電路所調整的電壓信號變小，這樣一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，使的輸入運算放大器Ul以及輸出的電壓信號受溫度影響降低或者不受溫度影響；反之，溫度由高到低，放大三極體Ql放大係數減小，電渦流線圈LI輸出使電壓信號變小，而熱敏電阻阻值溫度變低而阻值變大使得電壓信號變大，依然是一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，電壓信號趨於穩定，受溫度影響變小。通過該方案可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0028]一種用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，所述電渦流傳感器包括:電渦流探頭、電渦流電路，所述電渦流探頭與電渦流電路連接；電渦流電路包括振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊；
[0029]所述電渦流傳感器利用高頻振蕩電流通過電渦流探頭，在電渦流探頭的頭部產生交變的磁場，當這一交變磁場的有效範圍內有金屬導體移動，磁場會隨金屬移動變化而變化，從而將這一變化轉換成電壓或電流變化並傳遞到監測系統的採集器模塊；
[0030]所述振蕩器模塊負責產生振蕩信號，並輸出到檢波模塊；當接收到電渦流探頭由於金屬導體移動產生的磁場變化後，使輸出的交流電壓幅值產生相應的變化；
[0031]所述檢波模塊用以將振蕩器模塊輸出的交流電壓信號整流濾波成穩定的直流電壓信號；
[0032]所述溫度補償模塊用以對由於溫度變化對電渦流傳感器或/和振蕩器模塊產生的影響進行補償；
[0033]所述輸出緩衝級模塊用以將上一級的直流電壓信號放大輸出。
[0034]作為本發明的一種優選方案，所述振蕩器模塊主要包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第九電阻R9、第十電阻R10，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第七電容C7、第八電容C8，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ；
[0035]其中，第七電容C7的第一端連接電源VDD，第二端接地；第八電容C8的第一端通過第九電阻R9連接電源VDD，第二端接地；第七電容C7和第八電容C8和第九電阻R9對電源VDD進行濾波；第十電阻RlO增強電路穩定性作用；
[0036]第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第二電阻R2的第二端接地，第一電阻Rl的第二端、第二電阻R2的第一端分別連接第十電阻RlO的第一端，第十電阻RlO的第二端連接放大三極體Ql的基極，為放大三極體Ql提供偏置電壓；
[0037]第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；
[0038]放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；
[0039]第一電容Cl為旁路電容,第一電容Cl的第一端連接第十電阻RlO的第一端,第一電容Cl的第二端接地。
[0040]所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2，第五電容C5、第六電容C6 ；
[0041 ] 其中，第五電容C5的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；
[0042]第一二極體D1、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用。
[0043]作為本發明的一種優選方案，所述溫度補償模塊包括第四電阻R4、第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6、第十一電阻、第十二熱敏電阻R12、第十三電阻R13 ；
[0044]所述第四電阻R4的第一端連接第二二極體D2的負極、第六電容C6的第一端，第四電阻R4的第二端連接第五電阻R5的第一端；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端、第十一電阻Rll的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地；第十一電阻Rll的第二端分部連接第十二熱敏電阻R12的第一端、第十三電阻R13的第一端，第十二熱敏電阻R12的第二端、第十三電阻R13的第二端接地。
[0045]作為本發明的一種優選方案，所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十四電阻R14、第十五電阻R15，第九電容C9、第十電容ClO ；
[0046]其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；
[0047]運算放大器Ul的正極連接第四電阻R4的第二端，運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端、第十四電阻R14的第一端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端；第十四電阻R14的第二端分別連接第九電容C9的第一端、第十五電阻R15的第一端、第十電容ClO的第一端,第九電容C9的第二端、第十五電阻R15的第二端、第十電容ClO的第二端接地。
[0048]作為本發明的一種優選方案，所述溫度補償模塊用以補償放大三極體Ql和電渦流線圈LI ；
[0049]按照三極體物理特性，三極體隨著溫度由低到高，三極體的PN結變窄，則使三極體放大倍係數β增大；放大三極體Ql隨著溫度由低到高，放大三極體Ql的集電極電流不斷增大，最終導致輸入放大器Ul的電壓信號隨著溫度由低到高而增大；
[0050]電渦流線圈LI由於選材和其物理特性隨著溫度由低到高所輸出的電壓信號也是在增大的；
[0051]而溫度補償電路中第六電阻R6和第十二電阻R12是熱敏電阻(NTC)，隨著溫度由低到高，第六電阻R6和第十二電阻R12的阻值由大到小，造成第六電阻R6、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13組成的電阻網絡整體阻值變小，由於阻值變小，電流不變，根據U = IR,電壓信號則變小，輸入運算放大器Ul的電壓信號就變小；
[0052]隨著溫度的由低到高，放大三極體Ql放大係數變大，電渦流線圈LI輸出特性所造成電壓信號變大，同時溫度補償電路所調整的電壓信號變小，這樣一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，使的輸入運算放大器Ul以及輸出的電壓信號受溫度影響降低或者不受溫度影響；
[0053]反之，溫度由高到低，放大三極體Ql放大係數減小，電渦流線圈LI輸出使電壓信號變小，而熱敏電阻阻值溫度變低而阻值變大使得電壓信號變大，依然是一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，電壓信號趨於穩定，受溫度影響變小。通過該方案可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0054]作為本發明的一種優選方案，所述電渦流探頭採用繞在寬溫鐵氧體磁芯的線圈；
[0055]所述振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊依次連接；
[0056]所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ;其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第二電阻R2的第二端接地，第一電阻Rl的第二端、第二電阻R2的第一端分別連接放大三極體Ql的基極，為放大三極體Ql提供偏置電壓；第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地；
[0057]所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ；其中，第五電容C5的第一端連接潤流線圈LI的第二端,第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體Dl、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用；
[0058]所述溫度補償模塊包括第四電阻R4、第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6 ;所述第四電阻R4的第一端連接第二二極體D2的負極、第六電容C6的第一端，第四電阻R4的第二端連接第五電阻R5的第一端；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地；通過該方案可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0059]所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；運算放大器Ul的正極連接第四電阻R4的第二端，運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端。
[0060]作為本發明的一種優選方案，所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，振蕩器模塊、檢波模塊、輸出緩衝級模塊依次連接；
[0061]所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第三電阻R3，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ；所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，溫度補償模塊包括第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6 ;通過該方案可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0062]其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第一電阻Rl的第二端連接第五電阻R5的第一端、第一電容Cl的第一端、放大三極體Ql的基極；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地；第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地；
[0063]所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ；其中，第五電容C5的第一端連接潤流線圈LI的第二端,第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體Dl、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用；
[0064]所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十六電阻R16、第十七電阻R17 ;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；第十六電阻R16的第一端連接第二二極體D2的負極，第十六電阻R16的第二端連接第十七電阻R17的第一端、運算放大器Ul的正極，第十七電阻R17的第二端接地；運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端。
[0065]作為本發明的一種優選方案，所述振蕩器模塊、檢波模塊、輸出緩衝級模塊、溫度補償模塊依次連接；
[0066]所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ;其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第二電阻R2的第二端接地，第一電阻Rl的第二端、第二電阻R2的第一端分別連接放大三極體Ql的基極，為放大三極體Ql提供偏置電壓；第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地；
[0067]所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ；其中，第五電容C5的第一端連接潤流線圈LI的第二端,第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體Dl、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用；
[0068]所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十六電阻R16、第十七電阻R17 ;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；第十六電阻R16的第一端連接第二二極體D2的負極，第十六電阻R16的第二端連接第十七電阻R17的第一端、運算放大器Ul的正極，第十七電阻R17的第二端接地；運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端；
[0069]所述溫度補償模塊包括第四電阻R4、第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6 ;所述第四電阻R4的第一端連接運算放大器Ul的輸出端，第四電阻R4的第二端連接第五電阻R5的第一端、電潤流傳感器的信號輸出端；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地。通過該方案可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0070]作為本發明的一種優選方案，所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，振蕩器模塊、檢波模塊、輸出緩衝級模塊依次連接；
[0071]所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第二電阻R2，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ；所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，溫度補償模塊包括第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6 ；
[0072]其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第一電阻Rl的第二端連接第二電阻R2的第一端、第一電容Cl的第一端、放大三極體Ql的基極；第二電阻R2的第二端接地；第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql的發射極連接第五電阻R5的第一端，第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端,第六熱敏電阻R6的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地；
[0073]所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ；其中，第五電容C5的第一端連接潤流線圈LI的第二端,第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體Dl、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用；
[0074]所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十六電阻R16、第十七電阻R17 ;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；第十六電阻R16的第一端連接第二二極體D2的負極，第十六電阻R16的第二端連接第十七電阻R17的第一端、運算放大器Ul的正極，第十七電阻R17的第二端接地；運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端。通過該方案可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0075]一種用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度的監測系統，所述監測系統包括:
[0076]上述的電渦流傳感器；
[0077]採集器，連接一個或多個電渦流傳感器，用以採集所述電渦流傳感器輸出的數據；
[0078]遠程監測中心，連接一個或多個採集器，接收所述採集器發送的數據。
[0079]作為本發明的一種優選方案，所述採集器包括第一微處理器、第一數據存儲模塊、Α/D採集模塊、第一電力載波模塊、第一電源模塊；所述第一數據存儲模塊、Α/D採集模塊、第一電力載波模塊、第一電源模塊分別與第一微處理器連接；所述米集器通過Α/D米集模塊連接所述電渦流傳感器，獲取缺口寬度的數據。
[0080]本發明的有益效果在於:本發明提出的用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測系統及其電渦流傳感器，可精確測量出道岔轉轍機表示杆的缺口寬度。
[0081]本發明通過在溫度補償電路中設置熱敏電阻(NTC)(如第六電阻R6和第十二電阻R12)，按照三極體物理特性，三極體隨著溫度由低到高，三極體的PN結變窄，則使三極體放大倍係數β增大；放大三極體Ql隨著溫度由低到高，放大三極體Ql的集電極電流不斷增大，最終導致輸入放大器Ul的電壓信號隨著溫度由低到高而增大。電渦流線圈LI由於選材和其物理特性隨著溫度由低到高所輸出的電壓信號也是在增大的。而溫度補償電路中第六電阻R6和第十二電阻R12是熱敏電阻(NTC)，隨著溫度由低到高，第六電阻R6和第十二電阻R12的阻值由大到小，造成第六電阻R6、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13組成的電阻網絡整體阻值變小，由於阻值變小，電流不變，根據U = IR,電壓信號則變小，輸入運算放大器Ul的電壓信號就變小。隨著溫度的由低到高，放大三極體Ql放大係數變大，電渦流線圈LI輸出特性所造成電壓信號變大，同時溫度補償電路所調整的電壓信號變小，這樣一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，使的輸入運算放大器Ul以及輸出的電壓信號受溫度影響降低或者不受溫度影響。反之，溫度由高到低，放大三極體Ql放大係數減小，電渦流線圈LI輸出使電壓信號變小，而熱敏電阻阻值溫度變低而阻值變大使得電壓信號變大，依然是一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，電壓信號趨於穩定，受溫度影響變小。本發明可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0082]本發明提出的用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，可實時獲由金屬導體移動而產生的磁場變化，並把這個變化傳遞給採集器模塊，具有良好的實時性。電渦流傳感器是探頭的關鍵部位，能在戶外溫差和溼度變化較大的惡劣環境下工作，其探測表示杆缺口寬度的準確性和靈敏度要能滿足實際需要。同時電渦流傳感器長期工作可靠性好、靈敏度高、解析度高、響應速度快、抗幹擾力強、不受油汙等介質的影響、結構簡單、安裝方便。
[0083]本發明可以適用各種型號轉轍機，能把缺口真正量化，相當於一把千分尺在實時測量；本發明的精確度高，解析度可以達到0.01毫米，精度在常溫下也能達到0.01毫米。同時，本發明監測系統可以實時完整監測轉轍機在工作時各種轉換的狀態及動作。本發明還具有設備本身自診斷功能，集中監測器與採集器相連接及採集器與電渦流傳感器相連接的任何一條連接線中斷都可以自身報警，設備本身故障及元件變質也能報警。本系統設計思路是監測不該報警點，不是監測該報警點，所以對於系統本身來說，只有缺口處於正常位置才不報警，其他任何狀態都會報警，而集中監測器與採集器相連接及採集器與電渦流傳感器相連接的任何一條連接線中斷都滿足不了缺口處於正常位置的數據。
[0084]為了提高監測精度、減小溫度變化帶來的誤差及提高監測距離，可以在轉轍機的一個缺口安裝2套以上的電渦流傳感器。2套電渦流傳感器的數據可以進行對比，如有I套電渦流傳感器的數據大於設定的值，就會報警；即不能大於正常值的一定範圍，否則就屬於設備本身故障或設備本身元件變質。
[0085]本發明監控系統還可以與各鐵路局目前在用的信號集中監測系統聯網；並可以配置手持機實現實時監測功能；除此之外，本發明監測系統的數據傳輸和供電共用一對電纜，節省線路。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0086]圖1為實施例一中本發明電渦流傳感器的電路示意圖。
[0087]圖2為實施例三中本發明電渦流傳感器的電路示意圖。
[0088]圖3為實施例四中本發明電渦流傳感器的電路示意圖。
[0089]圖4為實施例五中本發明電渦流傳感器的電路示意圖。
[0090]圖5為實施例六中本發明電渦流傳感器的電路示意圖。
[0091]圖6為本發明監測系統的組成示意圖。
[0092]圖7為本發明監測系統中採集器的組成示意圖。
[0093]圖8為本發明監測系統中集中監測管理器的組成示意圖。
[0094]圖9為本發明監測系統中無線手持機的組成示意圖。
【具體實施方式】
[0095]下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。
[0096]實施例一
[0097]請參閱圖1，本發明揭示了一種用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，所述電渦流傳感器包括:電渦流探頭、電渦流電路，所述電渦流探頭與電渦流電路連接；電渦流電路包括振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊。
[0098]所述電渦流傳感器利用高頻振蕩電流通過電渦流探頭，在電渦流探頭的頭部產生交變的磁場，當這一交變磁場的有效範圍內有金屬導體移動，磁場會隨金屬移動變化而變化，從而將這一變化轉換成電壓或電流變化並傳遞到監測系統的採集器模塊。
[0099]所述振蕩器模塊負責產生振蕩信號，並輸出到檢波模塊；當接收到電渦流探頭由於金屬導體移動產生的磁場變化後，使輸出的交流電壓幅值產生相應的變化。所述檢波模塊用以將振蕩器模塊輸出的交流電壓信號整流濾波成穩定的直流電壓信號。所述溫度補償模塊用以對由於溫度變化對電渦流傳感器或/和振蕩器模塊產生的影響進行補償。所述輸出緩衝級模塊用以將上一級的直流電壓信號放大輸出。所述電渦流探頭可以採用繞在寬溫鐵氧體磁芯的線圈。
[0100]具體如圖1所示，所述振蕩器模塊主要包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第九電阻R9、第十電阻R10，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第七電容C7、第八電容C8，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI。其中，第七電容C7的第一端連接電源VDD，第二端接地；第八電容C8的第一端通過第九電阻R9連接電源VDD，第二端接地。第七電容C7和第八電容CS和第九電阻R9對電源VDD進行濾波；第十電阻RlO增強電路穩定性作用。第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第二電阻R2的第二端接地，第一電阻Rl的第二端、第二電阻R2的第一端分別連接第十電阻RlO的第一端，第十電阻RlO的第二端連接放大三極體Ql的基極，為放大三極體Ql提供偏置電壓。第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地。放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載。第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接第十電阻RlO的第一端，第一電容Cl的第二端接地。
[0101]所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6。其中，第五電容C5的第一端連接潤流線圈LI的第二端,第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地。第一二極體D1、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用。
[0102]所述溫度補償模塊包括第四電阻R4、第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6、第十一電阻、第十二熱敏電阻R12、第十三電阻R13。所述第四電阻R4的第一端連接第二二極體D2的負極、第六電容C6的第一端，第四電阻R4的第二端連接第五電阻R5的第一端；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端、第^ 電阻Rll的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地；第^^一電阻RlI的第二端分部連接第十二熱敏電阻R12的第一端、第十三電阻R13的第一端，第十二熱敏電阻R12的第二端、第十三電阻R13的第二端接地。
[0103]所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十四電阻R14、第十五電阻R15，第九電容C9、第十電容C10。其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路。運算放大器Ul的正極連接第四電阻R4的第二端，運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端、第十四電阻R14的第一端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端；第十四電阻R14的第二端分別連接第九電容C9的第一端、第十五電阻R15的第一端、第十電容ClO的第一端,第九電容C9的第二端、第十五電阻R15的第二端、第十電容ClO的第二端接地。
[0104]所述溫度補償模塊用以補償放大三極體Ql和電渦流線圈LI。按照三極體物理特性，三極體隨著溫度由低到高，三極體的PN結變窄，則使三極體放大倍係數β增大；放大三極體Ql隨著溫度由低到高，放大三極體Ql的集電極電流不斷增大，最終導致輸入放大器Ul的電壓信號隨著溫度由低到高而增大。電渦流線圈LI由於選材和其物理特性隨著溫度由低到高所輸出的電壓信號也是在增大的。而溫度補償電路中第六電阻R6和第十二電阻R12是熱敏電阻(NTC)，隨著溫度由低到高，第六電阻R6和第十二電阻R12的阻值由大到小，造成第六電阻R6、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13組成的電阻網絡整體阻值變小，由於阻值變小，電流不變，根據U = IR,電壓信號則變小，輸入運算放大器Ul的電壓信號就變小。隨著溫度的由低到高，放大三極體Ql放大係數變大，電渦流線圈LI輸出特性所造成電壓信號變大，同時溫度補償電路所調整的電壓信號變小，這樣一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，使的輸入運算放大器Ul以及輸出的電壓信號受溫度影響降低或者不受溫度影響。反之，溫度由高到低，放大三極體Ql放大係數減小，電渦流線圈LI輸出使電壓信號變小，而熱敏電阻阻值溫度變低而阻值變大使得電壓信號變大，依然是一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，電壓信號趨於穩定，受溫度影響變小。通過該方案利用兩個熱敏電阻NTC(當然可以根據需要採用更多個熱敏電阻NTC)，可以進一步提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0105]實施例二
[0106]請參閱圖1，本發明揭示了一種用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，所述電渦流傳感器包括:電渦流探頭、電渦流電路，所述電渦流探頭與電渦流電路連接；電渦流電路包括振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊。
[0107]所述電渦流傳感器利用高頻振蕩電流通過電渦流探頭，在電渦流探頭的頭部產生交變的磁場，當這一交變磁場的有效範圍內有金屬導體移動，磁場會隨金屬移動變化而變化，從而將這一變化轉換成電壓或電流變化並傳遞到監測系統的採集器模塊。
[0108]所述振蕩器模塊負責產生振蕩信號，並輸出到檢波模塊；當接收到電渦流探頭由於金屬導體移動產生的磁場變化後，使輸出的交流電壓幅值產生相應的變化。
[0109]所述檢波模塊用以將振蕩器模塊輸出的交流電壓信號整流濾波成穩定的直流電壓信號。所述溫度補償模塊用以對溫度進行補償。所述輸出緩衝級模塊用以將上一級的直流電壓信號放大輸出。
[0110]實施例三
[0111]請參閱圖2，本實施例中，所述振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊依次連接。
[0112]所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ;其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第二電阻R2的第二端接地，第一電阻Rl的第二端、第二電阻R2的第一端分別連接放大三極體Ql的基極，為放大三極體Ql提供偏置電壓；第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地。
[0113]所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ；其中，第五電容C5的第一端連接潤流線圈LI的第二端,第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體Dl、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用。
[0114]所述溫度補償模塊包括第四電阻R4、第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6 ;所述第四電阻R4的第一端連接第二二極體D2的負極、第六電容C6的第一端，第四電阻R4的第二端連接第五電阻R5的第一端；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地。
[0115]所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；運算放大器Ul的正極連接第四電阻R4的第二端，運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端。
[0116]所述溫度補償模塊用以補償放大三極體Ql和電渦流線圈LI。按照三極體物理特性，三極體隨著溫度由低到高，三極體的PN結變窄，則使三極體放大倍係數β增大；放大三極體Ql隨著溫度由低到高，放大三極體Ql的集電極電流不斷增大，最終導致輸入放大器Ul的電壓信號隨著溫度由低到高而增大。電渦流線圈LI由於選材和其物理特性隨著溫度由低到高所輸出的電壓信號也是在增大的。而溫度補償電路中第六電阻R6是熱敏電阻(NTC)，隨著溫度由低到高，第六電阻R6的阻值由大到小，造成第六電阻R6、第五電阻R5組成的電阻網絡整體阻值變小，由於阻值變小，電流不變，根據U = IR,電壓信號則變小，輸入運算放大器Ul的電壓信號就變小。隨著溫度的由低到高，放大三極體Ql放大係數變大，電渦流線圈LI輸出特性所造成電壓信號變大，同時溫度補償電路所調整的電壓信號變小，這樣一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，使的輸入運算放大器Ul以及輸出的電壓信號受溫度影響降低或者不受溫度影響。反之，溫度由高到低，放大三極體Ql放大係數減小，電渦流線圈LI輸出使電壓信號變小，而熱敏電阻阻值溫度變低而阻值變大使得電壓信號變大，依然是一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，電壓信號趨於穩定，受溫度影響變小。通過該方案可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0117]實施例四
[0118]請參閱圖3，本實施例中，所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，振蕩器模塊、檢波模塊、輸出緩衝級模塊依次連接。
[0119]所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第三電阻R3，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ；所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，溫度補償模塊包括第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6。
[0120]其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第一電阻Rl的第二端連接第五電阻R5的第一端、第一電容Cl的第一端、放大三極體Ql的基極；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地；第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地。
[0121]所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2，第五電容C5、第六電容C6 ；其中，第五電容C5的第一端連接潤流線圈LI的第二端,第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體Dl、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用。
[0122]所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十六電阻R16、第十七電阻R17 ;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；第十六電阻R16的第一端連接第二二極體D2的負極，第十六電阻R16的第二端連接第十七電阻R17的第一端、運算放大器Ul的正極，第十七電阻R17的第二端接地；運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端。
[0123]所述溫度補償模塊用以補償放大三極體Ql和電渦流線圈LI。按照三極體物理特性，三極體隨著溫度由低到高，三極體的PN結變窄，則使三極體放大倍係數β增大；放大三極體Ql隨著溫度由低到高，放大三極體Ql的集電極電流不斷增大，最終導致輸入放大器Ul的電壓信號隨著溫度由低到高而增大。電渦流線圈LI由於選材和其物理特性隨著溫度由低到高所輸出的電壓信號也是在增大的。而溫度補償電路中第六電阻R6是熱敏電阻(NTC)，隨著溫度由低到高，第六電阻R6的阻值由大到小，造成第六電阻R6、第五電阻R5組成的電阻網絡整體阻值變小，由於阻值變小，電流不變，根據U = IR,電壓信號則變小，輸入運算放大器Ul的電壓信號就變小。隨著溫度的由低到高，放大三極體Ql放大係數變大，電渦流線圈LI輸出特性所造成電壓信號變大，同時溫度補償電路所調整的電壓信號變小，這樣一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，使的輸入運算放大器Ul以及輸出的電壓信號受溫度影響降低或者不受溫度影響。反之，溫度由高到低，放大三極體Ql放大係數減小，電渦流線圈LI輸出使電壓信號變小，而熱敏電阻阻值溫度變低而阻值變大使得電壓信號變大，依然是一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，電壓信號趨於穩定，受溫度影響變小。通過該方案可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0124]實施例五
[0125]請參閱圖4，本實施例中，所述振蕩器模塊、檢波模塊、輸出緩衝級模塊、溫度補償模塊依次連接。
[0126]所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ;其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第二電阻R2的第二端接地，第一電阻Rl的第二端、第二電阻R2的第一端分別連接放大三極體Ql的基極，為放大三極體Ql提供偏置電壓；第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地。
[0127]所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2，第五電容C5、第六電容C6 ；其中，第五電容C5的第一端連接潤流線圈LI的第二端,第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體Dl、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用。
[0128]所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十六電阻R16、第十七電阻R17 ;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；第十六電阻R16的第一端連接第二二極體D2的負極，第十六電阻R16的第二端連接第十七電阻R17的第一端、運算放大器Ul的正極，第十七電阻R17的第二端接地；運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端。
[0129]所述溫度補償模塊包括第四電阻R4、第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6 ;所述第四電阻R4的第一端連接運算放大器Ul的輸出端，第四電阻R4的第二端連接第五電阻R5的第一端、電潤流傳感器的信號輸出端；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地。
[0130]所述溫度補償模塊用以補償放大三極體Ql和電渦流線圈LI。按照三極體物理特性，三極體隨著溫度由低到高，三極體的PN結變窄，則使三極體放大倍係數β增大；放大三極體Ql隨著溫度由低到高，放大三極體Ql的集電極電流不斷增大，最終導致輸入放大器Ul的電壓信號隨著溫度由低到高而增大。電渦流線圈LI由於選材和其物理特性隨著溫度由低到高所輸出的電壓信號也是在增大的。而溫度補償電路中第六電阻R6是熱敏電阻(NTC)，隨著溫度由低到高，第六電阻R6的阻值由大到小，造成第六電阻R6、第五電阻R5組成的電阻網絡整體阻值變小，由於阻值變小，電流不變，根據U = IR,電壓信號則變小，輸入運算放大器Ul的電壓信號就變小。隨著溫度的由低到高，放大三極體Ql放大係數變大，電渦流線圈LI輸出特性所造成電壓信號變大，同時溫度補償電路所調整的電壓信號變小，這樣一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，使的輸入運算放大器Ul以及輸出的電壓信號受溫度影響降低或者不受溫度影響。反之，溫度由高到低，放大三極體Ql放大係數減小，電渦流線圈LI輸出使電壓信號變小，而熱敏電阻阻值溫度變低而阻值變大使得電壓信號變大，依然是一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，電壓信號趨於穩定，受溫度影響變小。通過該方案可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0131]實施例六
[0132]請參閱圖5，本實施例中，所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，振蕩器模塊、檢波模塊、輸出緩衝級模塊依次連接。
[0133]所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第二電阻R2，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ；所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，溫度補償模塊包括第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6。
[0134]其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第一電阻Rl的第二端連接第二電阻R2的第一端、第一電容Cl的第一端、放大三極體Ql的基極；第二電阻R2的第二端接地；第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql的發射極連接第五電阻R5的第一端，第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端,第六熱敏電阻R6的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地。
[0135]所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ；其中，第五電容C5的第一端連接潤流線圈LI的第二端,第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體Dl、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用。
[0136]所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十六電阻R16、第十七電阻R17 ;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；第十六電阻R16的第一端連接第二二極體D2的負極，第十六電阻R16的第二端連接第十七電阻R17的第一端、運算放大器Ul的正極，第十七電阻R17的第二端接地；運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端。
[0137]所述溫度補償模塊用以補償放大三極體Ql和電渦流線圈LI。按照三極體物理特性，三極體隨著溫度由低到高，三極體的PN結變窄，則使三極體放大倍係數β增大；放大三極體Ql隨著溫度由低到高，放大三極體Ql的集電極電流不斷增大，最終導致輸入放大器Ul的電壓信號隨著溫度由低到高而增大。電渦流線圈LI由於選材和其物理特性隨著溫度由低到高所輸出的電壓信號也是在增大的。而溫度補償電路中第六電阻R6是熱敏電阻(NTC)，隨著溫度由低到高，第六電阻R6的阻值由大到小，造成第六電阻R6、第五電阻R5組成的電阻網絡整體阻值變小，由於阻值變小，電流不變，根據U = IR,電壓信號則變小，輸入運算放大器Ul的電壓信號就變小。隨著溫度的由低到高，放大三極體Ql放大係數變大，電渦流線圈LI輸出特性所造成電壓信號變大，同時溫度補償電路所調整的電壓信號變小，這樣一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，使的輸入運算放大器Ul以及輸出的電壓信號受溫度影響降低或者不受溫度影響。反之，溫度由高到低，放大三極體Ql放大係數減小，電渦流線圈LI輸出使電壓信號變小，而熱敏電阻阻值溫度變低而阻值變大使得電壓信號變大，依然是一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，電壓信號趨於穩定，受溫度影響變小。通過該方案可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0138]實施例七
[0139]請參閱圖6，本發明還揭示一種用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測系統，所述監測系統包括:
[0140]所述監測系統包括:電渦流傳感器10、採集器20、集中監測管理器30、遠程監測中心40、無線手持機50 ；電渦流傳感器10、採集器20、集中監測管理器30、無線手持機50通常可以為多個。一個採集器20可連接多個電渦流傳感器10，一個集中監測管理器30可連接多個採集器20，遠程監測中心40可連接一個或多個集中監測管理器30。
[0141]電渦流傳感器10的組成可參考以上實施例的描述。
[0142]【採集器】
[0143]採集器20連接一個或多個電渦流傳感器10，用以採集所述電渦流傳感器10輸出的數據。
[0144]請參閱圖7，所述採集器20包括第一微處理器21、第一電力載波模塊22、第一無線通訊模塊23、Α/D米集模塊24、第一數據存儲模塊25、第一電源模塊26。所述第一電力載波模塊22、第一無線通訊模塊23、A/D米集模塊24、第一數據存儲模塊25、第一電源模塊26分別與所述第一微處理器22連接；所述第一電力載波模塊22連接集中監測管理器30，所述Α/D採集模塊24連接電渦流傳感器10。
[0145]【集中監測管理器】
[0146]集中監測管理器30通過電力線連接一個或多個採集器20，以電力載波方式接收採集器20採集到的數據。
[0147]請參閱圖8，所述集中監測管理器包括第二微處理器32、集中顯示屏幕31、第二數據存儲模塊35、第二電力載波模塊34、第二電源模塊37、第二通信模塊36、液晶串口通信模塊33。
[0148]所述第第二數據存儲模塊35、第二電力載波模塊34、第二電源模塊37、第二通信模塊36、液晶串口通信模塊33分別與第二微處理器32連接，液晶串口通信模塊33還與集中顯示屏幕31連接。所述集中監測管理器30通過第二通信模塊36連接遠程監測中心40，通過第二電力載波模塊34連接採集器20。本實施例中，所述第二通信模塊36包括RS485串口單元、RS422串口單元、TCP/IP通信單元。
[0149]【遠程監測中心】
[0150]遠程監測中心40連接一個或多個集中監測管理器30，接收所述集中監測管理器30發送的數據。
[0151]【無線手持機】
[0152]請參閱圖9，所述無線手持機50包括第三微處理器51、第三數據存儲模塊54、第三無線通訊模塊52、液晶顯示模塊56、第三電源模塊53、鍵盤輸入模塊55。所述第三數據存儲模塊54、第三無線通訊模塊52、液晶顯示模塊56、第三電源模塊53、鍵盤輸入模塊55分別與第三微處理器51連接。無線手持機50通過第三無線通訊模塊52連接所述採集器20，獲取採集器20採集的數據。同時還可以通過其鍵盤輸入模塊(當然也可以是其他輸入模塊)向採集器發送控制命令，管理採集器。
[0153]綜上所述，本發明提出的用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，可精確測量出道岔轉轍機表示杆的缺口寬度。本發明可以提高溫度補償的精確度，更好地提高對缺口寬度監測的精度。
[0154]這裡本發明的描述和應用是說明性的，並非想將本發明的範圍限制在上述實施例中。這裡所披露的實施例的變形和改變是可能的，對於那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發明的精神或本質特徵的情況下，本發明可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現。在不脫離本發明範圍和精神的情況下，可以對這裡所披露的實施例進行其它變形和改變。
【權利要求】
1.一種用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，其特徵在於，所述電渦流傳感器包括:電渦流探頭、電渦流電路，電渦流電路包括振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊； 所述電渦流探頭與振蕩器模塊連接；振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊依次連接，或者振蕩器模塊、檢波模塊、輸出緩衝級模塊依次連接，溫度補償模塊連接振蕩器模塊或檢波模塊或輸出緩衝級模塊； 所述電渦流傳感器利用高頻振蕩電流通過電渦流探頭，在電渦流探頭的頭部產生交變的磁場，當這一交變磁場的有效範圍內有金屬導體移動，磁場會隨金屬移動變化而變化，從而將這一變化轉換成電壓或電流變化並傳遞到監測系統的採集器模塊； 所述電渦流探頭採用繞在寬溫鐵氧體磁芯的線圈； 所述振蕩器模塊負責產生振蕩信號，並輸出到檢波模塊；振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第九電阻R9、第十電阻R10，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第七電容C7、第八電容C8，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ； 其中，第七電容C7的第一端連接電源VDD，第二端接地；第八電容C8的第一端通過第九電阻R9連接電源VDD，第二端接地；第七電容C7和第八電容C8和第九電阻R9對電源VDD進行濾波；第十電阻RlO增強電路穩定性作用； 第一電阻Rl的第一端通過第九電阻R9連接電源VDD，第二電阻R2的第二端接地，第一電阻Rl的第二端、第二電阻R2的第一端分別連接第十電阻RlO的第一端，第十電阻RlO的第二端連接放大三極體Ql的基極，為放大三極體Ql提供偏置電壓； 第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地； 放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接第十電阻RlO的第一端，第一電容Cl的第二端接地； 所述檢波模塊用以將振蕩器模塊輸出的交流電壓信號整流濾波成穩定的直流電壓信號，並輸出到溫度補償模塊； 檢波模塊主要包括第一二極體Dl、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ； 其中，第五電容C5的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地； 第一二極體Dl、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用； 所述溫度補償模塊包括第四電阻R4、第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6、第i^一電阻R11、第十二熱敏電阻R12、第十三電阻R13 ； 所述第四電阻R4的第一端連接第二二極體D2的負極、第六電容C6的第一端，第四電阻R4的第二端連接第五電阻R5的第一端；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端、第十一電阻Rll的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地；第十一電阻Rll的第二端分部連接第十二熱敏電阻R12的第一端、第十三電阻R13的第一端,第十二熱敏電阻R12的第二端、第十三電阻R13的第二端接地； 所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十四電阻R14、第十五電阻R15，第九電容C9、第十電容ClO ； 其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路； 運算放大器Ul的正極連接第四電阻R4的第二端，運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端、第十四電阻R14的第一端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端；第十四電阻R14的第二端分別連接第九電容C9的第一端、第十五電阻R15的第一端、第十電容ClO的第一端,第九電容C9的第二端、第十五電阻R15的第二端、第十電容ClO的第二端接地； 所述溫度補償模塊用以對由於溫度變化對電渦流傳感器或/和振蕩器模塊產生的影響進行補償；溫度補償模塊用以補償放大三極體Ql和電渦流線圈LI ;按照三極體物理特性，三極體隨著溫度由低到高，三極體的PN結變窄，則使三極體放大倍係數β增大；放大三極體Ql隨著溫度由低到高，放大三極體Ql的集電極電流不斷增大，最終導致輸入放大器Ul的電壓信號隨著溫度由低到高而增大；電渦流線圈LI由於選材和其物理特性隨著溫度由低到高所輸出的電壓信號也是在增大的；而溫度補償電路中第六電阻R6和第十二電阻R12是熱敏電阻(NTC)，隨著溫度由低到高，第六電阻R6和第十二電阻R12的阻值由大到小，造成第六電阻R6，第i^一電阻RlI，第十二電阻R12，第十三電阻R13組成的電阻網絡整體阻值變小，由於阻值變小，電流不變，根據U = IR，電壓信號則變小，輸入運算放大器Ul的電壓信號就變小；隨著溫度的由低到高，放大三極體Ql放大係數變大，電渦流線圈LI輸出特性所造成電壓信號變大，同時溫度補償電路所調整的電壓信號變小，這樣一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，使的輸入運算放大器Ul以及輸出的電壓信號受溫度影響降低或者不受溫度影響；反之，溫度由高到低，放大三極體Ql放大係數減小，電渦流線圈LI輸出使電壓信號變小，而熱敏電阻阻值溫度變低而阻值變大使得電壓信號變大，依然是一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，電壓信號趨於穩定，受溫度影響變小。
2.一種用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，其特徵在於，所述電渦流傳感器包括:電渦流探頭、電渦流電路，所述電渦流探頭與電渦流電路連接；電渦流電路包括振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊； 所述電渦流傳感器利用高頻振蕩電流通過電渦流探頭，在電渦流探頭的頭部產生交變的磁場，當這一交變磁場的有效範圍內有金屬導體移動，磁場會隨金屬移動變化而變化，從而將這一變化轉換成電壓或電流變化並傳遞到監測系統的採集器模塊； 所述振蕩器模塊負責產生振蕩信號，並輸出到檢波模塊；當接收到電渦流探頭由於金屬導體移動產生的磁場變化後，使輸出的交流電壓幅值產生相應的變化； 所述檢波模塊用以將振蕩器模塊輸出的交流電壓信號整流濾波成穩定的直流電壓信號; 所述溫度補償模塊用以對由於溫度變化對電渦流傳感器或/和振蕩器模塊產生的影響進行補償； 所述輸出緩衝級模塊用以將上一級的直流電壓信號放大輸出。
3.根據權利要求2所述的用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，其特徵在於: 所述振蕩器模塊主要包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第九電阻R9、第十電阻R10，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第七電容C7、第八電容C8，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ； 其中，第七電容C7的第一端連接電源VDD，第二端接地；第八電容C8的第一端通過第九電阻R9連接電源VDD，第二端接地；第七電容C7和第八電容C8和第九電阻R9對電源VDD進行濾波；第十電阻RlO增強電路穩定性作用； 第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第二電阻R2的第二端接地，第一電阻Rl的第二端、第二電阻R2的第一端分別連接第十電阻RlO的第一端，第十電阻RlO的第二端連接放大三極體Ql的基極，為放大三極體Ql提供偏置電壓； 第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地； 放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載； 第一電容Cl為旁路電容,第一電容Cl的第一端連接第十電阻RlO的第一端,第一電容Cl的第二端接地； 所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ;其中，第五電容C5的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體D1、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用； 所述溫度補償模塊包括第四電阻R4、第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6、第十一電阻、第十二熱敏電阻R12、第十三電阻R13 ;所述第四電阻R4的第一端連接第二二極體D2的負極、第六電容C6的第一端，第四電阻R4的第二端連接第五電阻R5的第一端；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端、第^ 電阻Rll的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地；第十一電阻Rll的第二端分部連接第十二熱敏電阻R12的第一端、第十三電阻R13的第一端，第十二熱敏電阻R12的第二端、第十三電阻R13的第二端接地； 所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十四電阻R14、第十五電阻R15，第九電容C9、第十電容ClO ;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；運算放大器Ul的正極連接第四電阻R4的第二端，運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端、第十四電阻R14的第一端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端；第十四電阻R14的第二端分別連接第九電容C9的第一端、第十五電阻R15的第一端、第十電容ClO的第一端,第九電容C9的第二端、第十五電阻R15的第二端、第十電容ClO的第二端接地。
4.根據權利要求3所述的用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，其特徵在於: 所述溫度補償模塊用以補償放大三極體Ql和電渦流線圈LI ； 按照三極體物理特性，三極體隨著溫度由低到高，三極體的PN結變窄，則使三極體放大倍係數β增大；放大三極體Ql隨著溫度由低到高，放大三極體Ql的集電極電流不斷增大，最終導致輸入放大器Ul的電壓信號隨著溫度由低到高而增大； 電渦流線圈LI由於選材和其物理特性隨著溫度由低到高所輸出的電壓信號也是在增大的； 而溫度補償電路中第六電阻R6和第十二電阻R12是熱敏電阻(NTC)，隨著溫度由低到高，第六電阻R6和第十二電阻R12的阻值由大到小，造成第六電阻R6、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13組成的電阻網絡整體阻值變小，由於阻值變小，電流不變，根據U = IR，電壓信號則變小，輸入運算放大器Ul的電壓信號就變小； 隨著溫度的由低到高，放大三極體Ql放大係數變大，電渦流線圈LI輸出特性所造成電壓信號變大，同時溫度補償電路所調整的電壓信號變小，這樣一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，使的輸入運算放大器Ul以及輸出的電壓信號受溫度影響降低或者不受溫度影響； 反之，溫度由高到低，放大三極體Ql放大係數減小，電渦流線圈LI輸出使電壓信號變小，而熱敏電阻阻值溫度變低而阻值變大使得電壓信號變大，依然是一個電壓呈增大趨勢，一個電壓呈減少趨勢，兩兩相互中和抵消，電壓信號趨於穩定，受溫度影響變小。
5.根據權利要求2所述的用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，其特徵在於: 所述電渦流探頭採用繞在寬溫鐵氧體磁芯的線圈； 所述振蕩器模塊、檢波模塊、溫度補償模塊、輸出緩衝級模塊依次連接； 所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ;其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第二電阻R2的第二端接地，第一電阻Rl的第二端、第二電阻R2的第一端分別連接放大三極體Ql的基極，為放大三極體Ql提供偏置電壓；第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地； 所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ;其中，第五電容C5的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體D1、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用； 所述溫度補償模塊包括第四電阻R4、第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6 ;所述第四電阻R4的第一端連接第二二極體D2的負極、第六電容C6的第一端，第四電阻R4的第二端連接第五電阻R5的第一端；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地； 所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8 ;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；運算放大器Ul的正極連接第四電阻R4的第二端，運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端。
6.根據權利要求2所述的用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，其特徵在於: 所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，振蕩器模塊、檢波模塊、輸出緩衝級模塊依次連接； 所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第三電阻R3，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ;所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，溫度補償模塊包括第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6 ； 其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第一電阻Rl的第二端連接第五電阻R5的第一端、第一電容Cl的第一端、放大三極體Ql的基極；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地；第二電容02、第三電容03、第四電容(:4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地； 所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ;其中，第五電容C5的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體D1、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用； 所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十六電阻R16、第十七電阻R17 ;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；第十六電阻R16的第一端連接第二二極體D2的負極，第十六電阻R16的第二端連接第十七電阻R17的第一端、運算放大器Ul的正極，第十七電阻R17的第二端接地；運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端。
7.根據權利要求2所述的用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，其特徵在於: 所述振蕩器模塊、檢波模塊、輸出緩衝級模塊、溫度補償模塊依次連接； 所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ;其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第二電阻R2的第二端接地，第一電阻Rl的第二端、第二電阻R2的第一端分別連接放大三極體Ql的基極，為放大三極體Ql提供偏置電壓；第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地； 所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ;其中，第五電容C5的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體D1、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用； 所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十六電阻R16、第十七電阻R17 ;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；第十六電阻R16的第一端連接第二二極體D2的負極，第十六電阻R16的第二端連接第十七電阻R17的第一端、運算放大器Ul的正極，第十七電阻R17的第二端接地；運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端; 所述溫度補償模塊包括第四電阻R4、第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6 ;所述第四電阻R4的第一端連接運算放大器Ul的輸出端，第四電阻R4的第二端連接第五電阻R5的第一端、電潤流傳感器的信號輸出端；第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端，第六熱敏電阻R6的第二端接地。
8.根據權利要求2所述的用於道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測的電渦流傳感器，其特徵在於: 所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，振蕩器模塊、檢波模塊、輸出緩衝級模塊依次連接； 所述振蕩器模塊採用電容三點式振蕩器原理，主要包括第一電阻R1、第二電阻R2，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，放大三極體Q1，以及渦流線圈LI ;所述溫度補償模塊連接振蕩器模塊，溫度補償模塊包括第五電阻R5、負溫度係數的第六熱敏電阻R6 ； 其中，第一電阻Rl的第一端連接電源VDD，第一電阻Rl的第二端連接第二電阻R2的第一端、第一電容Cl的第一端、放大三極體Ql的基極；第二電阻R2的第二端接地；第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、渦流線圈LI組成三點式振蕩電路；第二電容的第一端連接渦流線圈LI的第一端、電源VDD，第二電容C2的第二端連接放大三極體Ql的集電極；第三電容C3的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第三電容C3的第二端、第四電容C4的第一端連接放大三極體Ql的發射極，第四電容C4的第二端接地；放大三極體Ql的發射極連接第五電阻R5的第一端,第五電阻R5的第二端連接第六熱敏電阻R6的第一端,第六熱敏電阻R6的第二端接地；放大三極體Ql起放大振蕩信號的作用；第三電阻R3的第一端連接放大三極體Ql的發射極，作為放大三極體Ql的工作負載；第一電容Cl為旁路電容，第一電容Cl的第一端連接放大三極體Ql的基極，第一電容Cl的第二端接地； 所述檢波模塊主要包括第一二極體D1、第二二極體D2,第五電容C5、第六電容C6 ;其中，第五電容C5的第一端連接渦流線圈LI的第二端，第五電容C5的第二端連接第一二極體Dl的負極、第二二極體D2的正極；第一二極體Dl的第二端接地，第二二極體D2的負極連接第六電容C6的第一端，第六電容C6的第二端接地；第一二極體D1、第二二極體D2是開關管，第五電容C5起隔離直流作用，第六電容C6起濾波作用； 所述輸出緩衝級模塊包括運算放大器U1，第七電阻R7、第八電阻R8、第十六電阻R16、第十七電阻R17;其中，運算放大器Ul主要是起隔離功能，將輸出緩衝級模塊與電渦流電路中的其他三個部分隔離開來；第七電阻R7、第八電阻R8是運算放大器Ul的負反饋電路；第十六電阻R16的第一端連接第二二極體D2的負極，第十六電阻R16的第二端連接第十七電阻R17的第一端、運算放大器Ul的正極，第十七電阻R17的第二端接地；運算放大器Ul的負極連接第七電阻R7的第一端，第七電阻R7的第二端接地；運算放大器Ul的輸出端連接第八電阻R8的第二端，第八電阻R8的第一端連接運算放大器Ul的負極、第七電阻R7的第一端。
9.一種道岔轉轍機表示杆缺口寬度監測系統，其特徵在於，所述監測系統包括: 權利要求1至8之一所述的電渦流傳感器； 採集器，連接一個或多個電渦流傳感器，用以採集所述電渦流傳感器輸出的數據； 遠程監測中心，連接一個或多個採集器，接收所述採集器發送的數據。
10.根據權利要求9所述的監測系統，其特徵在於: 所述採集器包括第一微處理器、第一數據存儲模塊、Α/D採集模塊、第一電力載波模塊、第一電源模塊； 所述第一數據存儲模塊、Α/D採集模塊、第一電力載波模塊、第一電源模塊分別與第一微處理器連接；所述採集器通過Α/D採集模塊連接所述電渦流傳感器，獲取缺口寬度的數據。
【文檔編號】G01B7/02GK104197821SQ201410460759
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】張長生, 王予平, 趙建明, 吳旺生, 陳志雄, 魏濤, 劉玉玲 申請人:中國鐵路通信信號上海工程局集團有限公司, 趙建明