一种铁路系统低频交流磁场测试系统的制作方法

本发明涉及电磁兼容测试领域，特别涉及一种铁路系统低频交流磁场测试系统。

背景技术：

中国铁路运输正处在飞速发展的时期，主要表现在两个方面：一是牵引的电气化，二是设备的微电子和计算机化。微电子技术和计算机技术应用于铁道信号控制和监测系统已成为现代化铁路运输的发展趋势。

随着铁路电气化的发展，人们对于铁路系统中电子和电气设备所产生的电磁辐射干扰也开始逐渐重视。但是我国目前对于铁路环境中电子和电气设备对于人体的电磁干扰测定方法及相关系统，还处于一片空白的状态，因此，现在急需一套能够对铁路系统所产生低频交流磁场进行测试的系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种铁路系统低频交流磁场测试系统，可以对低频交流磁场的三个方向磁场强度进行测量，并计算其矢量和，并对测得的数据进行时域分析及频域分析，且能够将测试数据进行保存并进行离线分析。

本发明为实现上述目的采用以下的技术方案：

一种铁路系统低频交流磁场测试系统，包括三轴磁场探头、放大模块、信号转换模块及信号处理模块；

其中，所述三轴磁场探头、所述放大模块的、所述信号转换模块、所述信号处理模块的依次相连；

所述三轴磁场探头用于测量第一电磁辐射信号、第二电磁辐射信号及第三电磁辐射信号，并将测得的所述第一电磁辐射信号、所述第二电磁辐射信号及所述第三电磁辐射信号分别发送到所述放大模块；

所述放大模块用于对接收到的所述第一电磁辐射信号、所述第二电磁辐射信号及所述第三电磁辐射信号进行放大处理，并将放大后的所述第一电磁辐射信号、所述第二电磁辐射信号及所述第三电磁辐射信号发送到所述信号转换模块；

所述信号转换模块用于将接收到的所述第一电磁辐射信号、所述第二电磁辐射信号及所述第三电磁辐射信号中的转换成第一数字信号、第二数字信号及第三数字信号，并根据所述预设参数将所述第一数字信号、所述第二数字信号及所述第三数字信号中的一种或多种发送到所述信号处理模块；

所述信号处理模块用于接收到的所述第一数字信号、所述第二数字信号及所述第三数字信号的一种或多种，并根据预设参数对接收到的信号进行时域分析及频域分析，并显示其分析结果；

所述信号处理模块还用于计算接收到的所述第一数字信号、所述第二数字信号及所述第三数字信号的其矢量和，并根据所述预设参数对所述矢量和信号进行时域分析及频域分析，并显示其分析结果；

其中，所述第一电磁辐射信号、所述第二电磁辐射信号及所述第三电磁辐射信号分别为磁场的X轴方向辐射信号、Y轴方向辐射信号及Z轴方向辐射信号，所述X轴、Y轴、Z轴做常规理解，所述X轴、Y轴、Z轴两两互相垂直。

在本发明一实施例中，所述三轴磁场探头包括三个输出端，所述放大模块包括三个输入端及三个输出端，所述信号转换模块包括输出端及三个输入端；

所述三轴磁场探头的三个输出端与所述放大模块的三个输入端分别相连，所述放大模块的三个输出端与所述信号转换模块的三个输入端分别相连，所述信号转换模块的输出端与所述信号分析模块相连；

所述三轴磁场探头的三个输出端分别用于输出所述第一电磁辐射信号、所述第二电磁辐射信号及所述第三电磁辐射信号。

在本发明一实施例中，所述信号处理模块包括时域分析模块、显示模块；

其中，所述时域分析模块的一端与所述信号转换模块相连，所述时域分析模块的另一端与所述显示模块相连；

所述时域分析模块用于根据预设参数对接收到的所述第一数字信号、所述第二数字信号及所述第三数字信号中一种或多种进行滤波、积分并采样，并根据所述采样结果生成时域特性曲线，并将所述第一数字信号的时域特性曲线、所述第二数字信号的时域特性曲线及所述第三数字信号的时域特性曲线中的一种或多种发送给所述显示模块；

所述时域分析模块还用计算接收到的所述第一数字信号、所述第二数字信号及所述第三数字信号的矢量和，并根据预设参数对所述矢量和进行滤波、积分并采样，并生成时域特性曲线，并将所述矢量和的时域特性曲线发送給所述显示模块；

所述显示模块用于显示所述第一数字信号的时域特性曲线、所述第二数字信号的时域特性曲线、所述第三数字信号的时域特性曲线、所述矢量和的时域特性曲线中的一种或多种。

在本发明一实施例中，所述信号处理模块包括频域分析模块、显示模块；

其中，所述频域分析模块的一端与所述信号转换模块相连，所述频域分析模块的另一端与所述显示模块相连；

所述频域分析模块用于根据预设参数对接收到的所述第一数字信号、所述第二数字信号及所述第三数字信号中一种或多种进行快速傅里叶变换，并根据所述快速傅里叶变换的结果生成频域特性曲线，并将所述第一数字信号的频域特性曲线、所述第二数字信号的频域特性曲线、所述第三数字信号的频域特性曲线中的一种或多种发送给所述显示模块；

所述频域分析模块还用计算接收到的所述第一数字信号、所述第二数字信号及所述第三数字信号的矢量和，并根据预设参数对所述矢量和进行快速傅里叶变换，并根据所述快速傅里叶变换的结果生成频域特性曲线，并将所述矢量和的频域特性曲线发送給所述显示模块；

所述显示模块用于显示所述第一数字信号的频域特性曲线、所述第二数字信号的频域特性曲线、所述第三数字信号的频域特性曲线、所述矢量和的频域特性曲线中的一种或多种。

在本发明一实施例中，所述频域分析模块还用于将所述第一数字信号的频域特性曲线、所述第二数字信号的频域特性曲线、所述第三数字信号的频域特性曲线、所述矢量和的频域特性曲线中的一种或多种的最大幅值发送给所述显示模块，所述显示模块还用于显示所述最大幅值。

在本发明一实施例中，所述显示模块还预存有限值曲线；所述显示模块还用于在显示所述第一数字信号的频域特性曲线、所述第二数字信号的频域特性曲线、所述第三数字信号的频域特性曲线、所述矢量和的频域特性曲线时，同时显示所述限值曲线。

在本发明一实施例中，所述信号处理模块还包括波形保存模块；

其中，所述波形保存模块与所示显示模块相连；所述波形保存模块用于保存所述显示模块显示的曲线。

在本发明一实施例中，所述铁路系统低频交流磁场测试系统还包括数据保存模块；

其中，所述数据保存模块与所述信号转换模块相连；所述数据保存模块用于保存所述信号转换模块输出的所述第一数字信号、所述第二数字信号及所述第三数字信号。

在本发明一实施例中，所述信号处理模块还与所述数据保存模块相连；所述信号处理模块还用于读取所述数据保存模块中存储的所述第一数字信号、所述第二数字信号及所述第三数字信号中的一种或多种。

在本发明一实施例中，所述预设参数包括通道参数，采样频率，采样数，采样模式，窗长、窗函数类型，积分时间和频谱分析带宽中的一种或多种。

在本发明一实施例中，所述三轴磁场探头的每个单轴的截面积不大于100平方厘米。

在本发明一实施例中，所述三轴磁场探头的响应频率大于20kHz。

本发明的有益效果：

其一，可以实现对低频交流磁场的X、Y、Z三个方向的各个频点有效值的测量，并计算其矢量和；

其二，可以同时对测量结果进行时域分析及频域分析，满足各种标准要求及测量需要；

其三，可以实现测量数据的全程记录，并实现对记录数据的离线分析，以解决测试现场不便进行数据分析的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例中的一种铁路系统低频交流磁场测试系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例中的信号分析模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明做进一步说明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明一实施例中，如图1所示，本发明提供了一种铁路系统低频交流磁场测试系统，包括三轴磁场探头100，放大模块200，信号转换模300、信号处理模块400及数据保存模块500；

其中，三轴磁场探头100包括三个输出端，放大模块200包括三个输入端及三个输出端，信号转换模块300包括输出端及三个输入端；

三轴磁场探头100的三个输出端与放大模块200的三个输入端相连，放大模块200的三个输出端与信号转换模块300的三个输入端相连，信号转换模块300的输出端与信号处理模块400及数据保存模块500相连；

三轴磁场探头100用于测量低频交流磁场中的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的电磁辐射信号；并通过三个输出端分别输出到放大模块200中，放大模块200对接收到的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的电磁辐射信号进行放大，并将放大后的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的电磁辐射信号发送到信号转换模块300；信号转换模块300将接收到的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的电磁辐射信号转换成X轴数字信号、Y轴数值信号及Z轴数字信号，并根据用户预设的通道参数选择将所述X轴数字信号、所述Y轴数值信号及所述Z轴数字信号中的一种或多种发送到信号分析模块400及所述数据保存模块500中；

信号分析模块400对接收到的X轴数字信号、Y轴数值信号及Z轴数字信号中的一种或多种根据预设参数分别时域分析及频域分析，并显示所得时域分析曲线及频域分析曲线；

当信号分析模块400同时接收到所述X轴数字信号、所述Y轴数值信号及所述Z轴数字信号时，还用于计算所述X轴数字信号、所述Y轴数值信号及所述Z轴数字信号的矢量和，并对所述矢量和根据预设参数进行时域分析及频域分析，并显示所得时域分析曲线及频域分析曲线；

信号分析模块400还用于保存所显示的各种曲线。

数据保存模块500用于在用户激活时，将接收到的X轴数字信号、Y轴数值信号及Z轴数字信号保存到本体存储设备中。

在本发明一实施例中，如图2所示，信号分析模块400包括时域分析模块410、频域分析模块420、显示模块430及波形保存模块440；

其中，时域分析模块410、频域分析模块420、波形保存模块440均与显示模块430相连；

时域分析模块410用于将接收到的X轴数字信号、所述Y轴数值信号及所述Z轴数字信号进行中的一种或多种根据预设参数中的积分时间及采样频率计算其有效值，并根据预设参数中的采样频率、采样数、采样模式对其有效值进行时域采样，并生成X轴电磁辐射时域波形、Y轴电磁辐射时域波形及Z轴电磁辐射时域波形中的一种或几种，并通过显示模块430显示给用户；

时域分析模块410还用于计算接收到的X轴数字信号、所述Y轴数值信号及所述Z轴数字信号进的矢量和，并根据预设参数中的积分时间及采样频率计算所述矢量和的有效值，并根据预设参数中的采样频率、采样数、采样模式对所述矢量和进行时域采样，并生成总电磁辐射时域波形，并通过显示模块430显示给用户；

频域分析模块420用于将接收到的X轴数字信号、所述Y轴数值信号及所述Z轴数字信号进行中的一种或多种根据预设参数中的积分时间、采样频率、窗函数类型、窗长及频谱分析带宽对其进行快速傅里叶变换，并根据预设参数中的采样频率、采样数、采样模式对其快速傅里叶变换结果进行频域采样，并生成X轴电磁辐射频域波形、Y轴电磁辐射频域波形及Z轴电磁辐射频域波形中的一种或几种，并通过显示模块430显示给用户；

频域分析模块410还用于计算接收到的X轴数字信号、所述Y轴数值信号及所述Z轴数字信号进的矢量和，并根据预设参数中的预设参数中的积分时间、采样频率、窗函数类型、窗长及频谱分析带宽对所示矢量和进行快速傅里叶变换，并根据预设参数中的采样频率、采样数、采样模式对所述矢量和进行频域采样，并生成总电磁辐射频域波形，并通过显示模块430显示给用户；

所述显示模块430预存有限值曲线，在显示所述X轴电磁辐射频域波形、Y轴电磁辐射频域波形、Z轴电磁辐射频域波形及总电磁辐射频域波形时，同时显示所述限值曲线；

频域分析模块410还用于将所述X轴电磁辐射频域波形、Y轴电磁辐射频域波形、Z轴电磁辐射频域波形及总电磁辐射频域波形中的最大幅值发送给显示模块430，显示模块430还用于在对应频域波形中显示并标注出所述最大幅值；

波形保存模块440用于将显示模块430显示的各种波形保存到本地存储介质中。

在本发明一实施例中，所述信号分析模块400还用于读取数据保存模块500中存储的数字信号，并对所述存储的数字信号进行时域分析及频域分析，并显示其分析结果。

在本发明一具体应用场景中，在使用本发明所提供的一种铁路系统低频交流磁场测试系统进行测试时，三轴磁场探头100的每个单轴的截面积不大于100平方厘米且相应频率大于20KHz，所述信号分析模块400及数据保存模块500集成在用户的上位机中；在进行测试时，测试人员可以根据50500：2008、IEC/TS 62579、TB/T 3351:2014等标准要求在上位机中设置预设参数，并将分析模块400设置为离线分析模式；

在测试时，信号转换模块300将接收到的经过放大后的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的电磁辐射信号以数字信号的形式发送给信号分析模块400，信号分析模块400对接收到的信号只进行时域显示，不进行频域分析；数据保存模块500为激活状态，数据保存模块500号转换模块300发送的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的电磁辐射信号均保存到上位机的存储设备中；

在测试结束后，信号分析模块400读取数据保存模块500中存储数据，并根据存储的数据进行时域分析及频域分析，同时计算所述存储数据的矢量和，并对所示矢量和进行时域分析及频域分析。

显然，上述实施例仅仅是为了更清楚的表达本发明技术方案所作的举例，而非对本发明实施方式的限定。对于本领域技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，在不脱离本发明构思的前提下，这些都属于本发明的保护范围。因此本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。