一种车辆轮对在线动态检测系统用激光传感器系统的制作方法

本实用新型涉及轮对在线检测领域，具体涉及一种车辆轮对在线动态检测系统用激光传感器系统。

背景技术：

随着我国既有旅客列车的全面提速和高速动车组的大量投入使用,轮对作为车辆走行部中极为重要的部件；它不仅承受着车体的全部重量,而且还要传递车轮与钢轨间的作用力；轮对需要承受较大的静载荷和动载荷、组装应力、闸瓦、闸片制动时产生的热应力以及通过曲线时的离心力等；因此轮对是否能保持良好的技术状态,关系到行车绝对安全。

而随着铁路系统的信息化升级，铁路系统各单位对车辆运行状态的实时监测要求越来越高；轮对承担着车辆的全部重量，车辆在钢轨上高速运行时轮对承受着车体与钢轨两方面传递来的各种静、动作用力，受理复杂，运行环境恶劣；轮对在运行过程中可能尺寸超限，磨耗过大、踏面擦伤剥离等故障，如不及时发现将严重影响列车行驶安全。

现在车轮轮对在线动态监测系统已经普及，用于实时在线监测车辆轮对在运行过程中的全尺寸，从而发现可能出现的尺寸超限、磨耗过大、踏面擦伤剥离等故障；而车轮轮对在线动态监测系统最核心的部件就是位置敏感传感器，且激光位置敏感器（PSD）由于测量速度快，精确度高被用于到位置敏感传感器，但是激光位置敏感器（PSD）本身只是一个半导体器件，要充分发挥其精确快速测量特性，需要复杂的驱动电路及控制策略进行来实现；但是现有的车轮轮对在线动态监测系统主要通过CCD（Charge-CoupledDevice）视觉监测方法进行测量，但容易受到环境的干扰，测量精度较低，要必须在被测车辆速度比较低时才能进行测量，实用性不高；而且采用激光位置敏感器（PSD）的测量系统由于驱动电路对其控制测量效果不好，导致整个系统测量进度低且抗干扰能力差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了提供一种能实时在线监测车辆轮对在运行过程中的全尺寸，发现可能出现的尺寸超限、磨耗过大、踏面擦伤剥离等故障，实现了所开发的轮对在线监测系统的高精度高速测量，抗干扰能力强，实用性高的一种车辆轮对在线动态检测系统用激光传感器系统。

本实用新型通过以下技术方案实现：一种车辆轮对在线动态检测系统用激光传感器系统，包括用于控制激光传感器的总控制器，与总控制器连接用于传输信号的AD采集器，与总控制器连接用于同步信号的同步器，还包括激光传感器、半导体激光器和位置测量传感器，所述激光传感器包括位置测量传感器、半导体激光器、激光发射驱动模块、PSD接收驱动模块、同步模块、MCU控制模块、温度控制模块、隔离通讯模块、电源模块，所述电源模块分别与MCU控制模块、隔离通讯模块、激光发射驱动模块、同步模块、温度控制模块连接用于提供电源，所述MCU控制模块分别与温度控制模块和隔离通讯模块相互连接，所述MCU控制模块还分别连接至PSD接收驱动模块和激光发射驱动模块，所述PSD接收驱动模块用于驱动位置测量传感器，所述激光发射驱动模块用于驱动半导体激光器，所述PSD接收驱动模块还连接至AD采集器，所述同步模块分别与MCU控制模块和激光发射驱动模块连接，所述同步模块还连接至同步器，所述隔离通讯模块还与总控制器连接；所述同步模块包括光耦、CMOS芯片、第八TVS管、第四十电阻、第四十一电阻、第四十二电阻、+5VISO电源、-5VC电源；所述第八TVS管的两端都连接至同步器，所述第八TVS管的一端还连接+5VISO电源，所述+5VISO电源还连接光耦的第一引脚，所述第八TVS管的另一端还连接第四十电阻的一端，所述第四十电阻的另一端还连接光耦的第三引脚；所述光耦的第四引脚连接电源模块并接GND，所述光耦的第五引脚连接第四十一电阻的一端，所述光耦的第五引脚还连接第四十二电阻的一端，所述光耦的第六引脚连接至第四十一电阻的另一端，所述第四十一电阻的另一端还连接电源模块和+5VC电源，所述CMOS芯片的第二引脚连接+5VC电源，所述CMOS芯片的第三引脚连接第四十二电阻的另一端，所述CMOS芯片的第一引脚连接至激光发射驱动模块，所述第四十二电阻的一端连接至MCU控制模块；所述激光发射驱动模块包括驱动信号产生电路、第一模拟开关、第二模拟开关、第二十九电阻、第三十电阻、第三十一电阻、第三十二电阻、第三十三电阻、第三十四电阻、第三十五电阻、第一三极管、第二三极管、第一运放、第六TVS管、第二十八电容，所述驱动信号产生电路与电源模块连接用于接收电源模块提供的5V电源，所述驱动信号产生电路还连接第一模拟开关的第四引脚，所述第一模拟开关的第六引脚接GND，所述第一模拟开关的第九引脚连接同步模块，所述第一模拟开关的第五引脚连接第二模拟开关的第二引脚，所述第一模拟开关的第三引脚和第二模拟开关的第一引脚都悬空，所述第二模拟开关的第十引脚连接第二十九电阻的一端，所述第二十九电阻的另一端和第二模拟开关的第六引脚连接并接GND，所述第二十九电阻的一端还连接至MCU控制模块，所述第二模拟开关的第十五引脚连接第三十电阻的一端，所述第三十电阻的一端还连接第三十一电阻的一端，所述第三十电阻的另一端和第三十二电阻的一端连接并接GND，所述第三十二电阻的另一端连接第三十三电阻的一端，所述第三十三电阻的一端还连接至第一运放的负输入端，所述第三十一电阻的另一端连接第六TVS管的一端，所述第六TVS管的另一端连接至电源模块并接GND，所述第六TVS管的一端还连接第一运放的正输入端，所述第一运放的第二引脚接GND,所述第一运放的第五引脚接12V电源，所述第一运放的第五引脚还连接第二十八电容的一端，所述第二十八电容的另一端连接GND，所述第一运放的输出端连接第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极与电源模块连接用于接收12V电源，所述第一三极管的发射极连接第三十四电阻的一端，所述第三十三电阻的另一端还连接至第三十四电阻的一端，所述第三十四电阻的另一端接GND，所述第三十四电阻的另一端还连接至半导体激光器的正极，所述半导体激光器的负极连接第三十五电阻的一端，所述第三十五电阻的另一端连接第二三极管的集电极，所述第二三极管的发射极接GND，所述第二三极管的基极连接MCU控制模块；所述PSD接收驱动模块包括前置滤波电路、前置放大电路、分时采样保持电路、背景光和暗电流消除电路和采样缓冲放大电路，所述前置滤波电路、前置放大电路、分时采样保持电路、背景光和暗电流消除电路和采样缓冲放大电路依次连接，所述前置滤波电路还与位置测量传感器连接，所述采样缓冲放大电路与AD采集器连接；所述分时采样保持电路与MCU控制模块连接；所述分时采样保持电路包括4个采样保持放大器，两个采样保持放大器和另外两个采样保持放大器之间进行信号交替采集。

本实用新型通过MCU控制模块进行温度控制和通讯控制，并通过隔离通讯模块接收进入准备状态信号，使能MCU-SW1信号和MCU-SW2输出方波信号，进入就绪状态，当同步信号有效时，激光发射驱动模块工作，驱动半导体激光器周期性发出激光，同时MCU控制模块根据方波信号产生出控制PSD接收驱动模块分时采样保持电路的周期性控制信号，使激光的发射和PSD的接收同步，实现测量数据的采集；保证一种车辆轮对在线动态检测系统用激光传感器系统的高精度高速测量，使得系统在5-120KM/H车速情况下都能够准确监测全尺寸，而且抗干扰能力强、分辨率高、响应速度快、性价比高、非接触、测量范围大。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：1）MCU控制模块控制温度控制模块完成加热控制和温度测，保证激光传感器在温度的温度下工作；2）隔离通讯模块将外部模块和MCU控制模块的通讯信号进行隔离，防止干扰；3）同步模块对同步器发送的同步信号进行电气隔离后在传输至MCU控制模块和激光发射驱动模块，防止干扰；4）激光发射驱动模块接收同步信号并产生方波驱动半导体激光器发射激光，激光射到被测车轮上反射到位置测量传感器进行位置距离；响应速度快，测量范围大；5）PSD接收驱动模块将位置测量传感器输出电流信号装换为电压信号，并进行调理及背景光暗电流消除，实现分辨率高，精度高且抗干扰的信号采集。

附图说明

图1为本实用新型的电路框示图。

图2为本实用新型的同步模块的电路图。

图3为本实用新型的激光发射驱动模块的电路图。

图4为本实用新型的PSD接收驱动模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型作进一步描述。

见图1至图4，一种车辆轮对在线动态检测系统用激光传感器系统，包括用于控制激光传感器的总控制器，与总控制器连接用于传输信号的AD采集器，与总控制器连接用于同步信号的同步器，还包括激光传感器、半导体激光器D1和位置测量传感器PSD，所述激光传感器包括位置测量传感器PSD、半导体激光器D1、激光发射驱动模块、PSD接收驱动模块、同步模块、MCU控制模块、温度控制模块、隔离通讯模块、电源模块，所述电源模块分别与MCU控制模块、隔离通讯模块、激光发射驱动模块、同步模块、温度控制模块连接用于提供电源，所述MCU控制模块分别与温度控制模块和隔离通讯模块相互连接，所述MCU控制模块还分别连接至PSD接收驱动模块和激光发射驱动模块，所述PSD接收驱动模块用于驱动位置测量传感器PSD，所述激光发射驱动模块用于驱动半导体激光器D1，所述PSD接收驱动模块还连接至AD采集器，所述同步模块分别与MCU控制模块和激光发射驱动模块连接，所述同步模块还连接至同步器，所述隔离通讯模块还与总控制器连接；所述同步模块包括光耦U15、CMOS芯片U16D、第八TVS管TVS8、第四十电阻R40、第四十一电阻R41、第四十二电阻R42、+5VISO电源、-5VC电源；所述第八TVS管TVS8的两端都连接至同步器，所述第八TVS管TVS8的一端还连接+5VISO电源，所述+5VISO电源还连接光耦U15的第一引脚，所述第八TVS管TVS8的另一端还连接第四十电阻R40的一端，所述第四十电阻R40的另一端还连接光耦U15的第三引脚；所述光耦U15的第四引脚连接电源模块并接GND，所述光耦U15的第五引脚连接第四十一电阻R41的一端，所述光耦U15的第五引脚还连接第四十二电阻R42的一端，所述光耦U15的第六引脚连接至第四十一电阻R41的另一端，所述第四十一电阻R41的另一端还连接电源模块和+5VC电源，所述CMOS芯片U16D的第二引脚连接+5VC电源，所述CMOS芯片U16D的第三引脚连接第四十二电阻R42的另一端，所述CMOS芯片U16D的第一引脚连接至激光发射驱动模块，所述第四十二电阻R42的一端连接至MCU控制模块；所述激光发射驱动模块包括驱动信号产生电路、第一模拟开关U11C、第二模拟开关U11B、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一运放U13、第六TVS管TVS6、第二十八电容C28，所述驱动信号产生电路与电源模块连接用于接收电源模块提供的5V电源，所述驱动信号产生电路还连接第一模拟开关U11C的第四引脚，所述第一模拟开关U11C的第六引脚接GND，所述第一模拟开关U11C的第九引脚连接同步模块，所述第一模拟开关U11C的第五引脚连接第二模拟开关U11B的第二引脚，所述第一模拟开关U11C的第三引脚和第二模拟开关U11B的第一引脚都悬空，所述第二模拟开关U11B的第十引脚连接第二十九电阻R29的一端，所述第二十九电阻R29的另一端和第二模拟开关U11B的第六引脚连接并接GND，所述第二十九电阻R29的一端还连接至MCU控制模块，所述第二模拟开关U11B的第十五引脚连接第三十电阻R30的一端，所述第三十电阻R30的一端还连接第三十一电阻R31的一端，所述第三十电阻R30的另一端和第三十二电阻R32的一端连接并接GND，所述第三十二电阻R32的另一端连接第三十三电阻R33的一端，所述第三十三电阻R33的一端还连接至第一运放U13的负输入端，所述第三十一电阻R31的另一端连接第六TVS管TVS6的一端，所述第六TVS管TVS6的另一端连接至电源模块并接GND，所述第六TVS管TVS6的一端还连接第一运放U13的正输入端，所述第一运放U13的第二引脚接GND,所述第一运放U13的第五引脚接12V电源，所述第一运放U13的第五引脚还连接第二十八电容C28的一端，所述第二十八电容C28的另一端连接GND，所述第一运放U13的输出端连接第一三极管Q1的基极，所述第一三极管Q1的集电极与电源模块连接用于接收12V电源，所述第一三极管Q1的发射极连接第三十四电阻R34的一端，所述第三十三电阻R33的另一端还连接至第三十四电阻R34的一端，所述第三十四电阻R34的另一端接GND，所述第三十四电阻R34的另一端还连接至半导体激光器D1的正极，所述半导体激光器D1的负极连接第三十五电阻R35的一端，所述第三十五电阻R35的另一端连接第二三极管Q2的集电极，所述第二三极管Q2的发射极接GND，所述第二三极管Q2的基极连接MCU控制模块；所述PSD接收驱动模块包括前置滤波电路、前置放大电路、分时采样保持电路、背景光和暗电流消除电路和采样缓冲放大电路，所述前置滤波电路、前置放大电路、分时采样保持电路、背景光和暗电流消除电路和采样缓冲放大电路依次连接，所述前置滤波电路还与位置测量传感器PSD连接，所述采样缓冲放大电路与AD采集器连接；所述分时采样保持电路与MCU控制模块连接；所述分时采样保持电路包括4个采样保持放大器，两个采样保持放大器和另外两个采样保持放大器之间进行信号交替采集。

本实施方式中，所述前置滤波电路包括第一TVS管TVS1、第二TVS管TVS2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二运放U2、第三运放U3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8；所述位置测量传感器PSD中端连接第一TVS管TVS1的一端，所述第一TVS管TVS1的一端还连接第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端接+5V电源，所述第一TVS管TVS1的另一端接GND，所述位置测量传感器PSD的一端还连接第三电阻R3的一端，所述位置测量传感器PSD的另一端还连接第四电阻R4的一端，所述第三电阻R3的另一端连接第一电容C1的一端，所述第一电容C1的一端还连接第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端接-5V电源，所述第一电容C1的另一端连接第二TVS管TVS2的一端，所述第一电容C1的一端还连接第二TVS管TVS2的另一端，所述第二TVS管TVS2的一端还连接第二电容C2的一端，所述第二TVS管TVS2的另一端还连接第二电容C2的另一端，所述第二电容C2的一端还接GND，所述第二电容C2的另一端还连接第四电阻R4的另一端，所述第三电阻R3的一端还连接第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端连接第五电阻R5的一端，所述第五电阻R5的一端还连接至第二运放U2的负输入端，所述第二运放U2的正输入端接GND，所述第二运放U2的正输入端还连接第六电容C6的一端，所述第六电容C6的另一端还连接第二运放U2的第二引脚，所述第二运放U2的第二引脚接-5V电源，所述第二运放U2的第五引脚接+5V电源，所述第二运放U2的第五引脚还连接第五电容C5的一端，所述第五电容C5的另一端接GND，所述第二运放U2的输出端与第五电阻R5的另一端，所述第二运放U2的输出端还连接至前置放大电路；所述第四电阻R4的一端还连接第四电容C4的一端，所述第四电容C4的另一端连接第六电阻R6的一端，所述第四电容C4的另一端还连接第三运放U3的负输入端，所述第三运放U3的正输入端接GND，所述第三运放U3的第二引脚接第八电容C8的一端，所述第八电容C8的一端还连接-5V电源，所述第八电容C8的另一端接GND，所述第三运放U3的第五引脚连接+5V电源，所述第三运放U3的第五引脚还连接第七电容C7的一端，所述第七电容C7的另一端接GND，所述第三运放U3的输出端连接第六电阻R6的另一端，所述第三运放U3的输出端还连接至前置放大电路。

本实施方式中，所述前置放大电路包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第九电容C9、第十电容C10、第四运放U4A、第五运放U4B；所述前置滤波电路中的第二运放U2的输出端连接至第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端连接第九电阻R9的一端，所述七电阻R7的另一端连接第五运放U4B的负输入端，所述第五运放U4B的正输入端接GND，所述第五运放U4B的输入端连接第九电阻R9的另一端并连接至分时采样保持电路；所述前置滤波电路中的第三运放U3的输出端连接至第八电阻R8的一端，所述第八电阻R8的另一端连接第四运放U4A的负输入端，所述第八电阻R8的另一端还连接第十电阻R10的一端，所述第十电阻R10的另一端还与第四运放U4A的输出端连接并连接至分时采样保持电路，所述第四运放U4A的第八引脚接+5V电源，所述第四运放U4A的第八引脚还连接第九电容C9的一端，所述第九电容C9的另一端接GND，所述第四运放U4A的第四引脚接-5V电源，所述第四运放U4A的第四引脚还连接第十电容C10的一端，所述第十电容C10的另一端和第四运放U4A的正输入端连接并接GND。

本实施方式中，所述分时采样保持电路包括第一采用保持放大器U5、第二采用保持放大器U6、第三采用保持放大器U7、第四采用保持放大器U8、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18，所述前置放大电路中的第九电阻R9连接第一采用保持放大器U5的第二引脚，所述前置放大电路中的第五运放U4B的输入端连接第二采用保持放大器U6的第二引脚，所述第一采用保持放大器U5的第一引脚接+12V电源，所述第一采用保持放大器U5的第一引脚还连接第十一电容C11的一端，所述第十一电容C11的另一端接GND，所述第一采用保持放大器U5的第三引脚连接第十二电容C12的一端，所述第十二电容C12的一端还接GND，所述第十二电容C12的另一端接第一采用保持放大器U5的第五引脚，所述第一采用保持放大器U5的第五引脚还接-12V电源；所述第二采用保持放大器U6的第一引脚还连接第十三电容C13的一端，所述第二采用保持放大器U6的第一引脚还接+12V电源，所述第十三电容C13的另一端接GND，所述第二采用保持放大器U6的第五引脚接-12V电源，所述第二采用保持放大器U6的第五引脚还连接第十四电容C14的一端，所述第二采用保持放大器U6的第三引脚连接第十四电容C14的另一端，所述第十四电容C14的另一端还接GND；所述前置放大电路中的第十电阻另一端还连接至第三采用保持放大器U7的第二引脚，所述第四运放U4A的输出端连接第四采用保持放大器U8的第二引脚，所述第三采用保持放大器U7的第一引脚接+12V电源，所述第三采用保持放大器U7的第一引脚还连接第十五电容C15的一端，所述第十五电容C15的另一端接GND，所述第三采用保持放大器U7的第五引脚连接-12V电源，所述第三采用保持放大器U7的第五引脚还连接第十六电容C16的一端，所述第三采用保持放大器U7的第三引脚连接第十六电容C16的另一端，所述第十六电容C16的另一端还接GND，所述第四采用保持放大器U8的第一引脚还接+12V电源，所述第四采用保持放大器U8的第一引脚还连接第十七电容C17的一端，所述第十七电容C17的另一端接GND，所述第四采用保持放大器U8的第五引脚接-12V电源，所述第四采用保持放大器U8的第五引脚还连接第十八电容C18的一端，所述第四采用保持放大器U8的第三引脚还连接第十八电容C18的另一端，所述第十八电容C18的另一端接GND；所述第一采用保持放大器U5的第七引脚与第三采用保持放大器U7的第七引脚连接并连接至MCU控制模块，所述第二采用保持放大器U6的第七引脚与第四采用保持放大器U8的第七引脚连接并连接至MCU控制模块；所述第一采用保持放大器U5、第二采用保持放大器U6、第三采用保持放大器U7和第四采用保持放大器U8的输出端接背景光和暗电流消除电路。

本实施方式中，所述背景光和暗电流消除电路包括第六运放U9A、第七运放U9B、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电容C19，所述分时采样保持电路中的第一采用保持放大器U5的输出端连接第十一电阻R11的一端，所述分时采样保持电路中的第二采用保持放大器U6的输出端连接第十二电阻R12的一端，所述分时采样保持电路中的第三采用保持放大器U7的输出端连接第十三电阻R13的一端，所述分时采样保持电路中的第四采用保持放大器U8的输出端连接第十四电阻R14的一端，所述第十一电阻R11的另一端连接第六运放U9A的负输入端，所述第十一电阻R11的另一端还连接第十五电阻R15的一端，所述第十五电阻R15的另一端连接第六运放U9A的输出端，所述第六运放U9A的第八引脚连接+12V电源，所述第六运放U9A的第八引脚还连接第十九电容C19的一端，所述第十九电容C19的另一端接GND，所述第六运放U9A的第四引脚连接第二十电容C20的一端并接-12V电源，所述第二十电容C20的另一端连接第十七电阻R17的一端，所述第十七电阻R17的一端还接GND，所述第六运放U9A的正输入端连接第十七电阻R17的另一端，所述第十七电阻R17的另一端还连接第十二电阻R12的另一端，所述第六运放U9A的输出端连接至采样缓冲放大电路；所述第十三电阻R13的另一端连接至第七运放U9B的负输入端，所述第十三电阻R13的另一端连接第十六电阻R16的一端，所述第七运放U9B的输出端连接第十六电阻R16的另一端，所述第七运放U9B的正输入端连接至第十四电阻R14的另一端，所述第十四电阻R14的另一端连接第十八电阻R18的一端，所述第十八电阻R18的另一端接GND，所述第七运放U9B的输出端连接至采样缓冲放大电路。

本实施方式中，所述采样缓冲放大电路包括第八运放U10A、第九运放U10B、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十一电容C21、第二十二电容C22；所述背景光和暗电流消除电路中的第六运放U9A连接第十九电阻R19的一端，所述背景光和暗电流消除电路中的第七运放U9B的连接第二十电阻R20的一端，所述第十九电阻R19的另一端连接第八运放U10A的负输入端，所述第十九电阻R19的另一端还连接第二十一电阻R21的一端，所述第二十一电阻R21的另一端连接第八运放U10A的输出端，所述第八运放U10A的第八引脚接+12V电源，所述第八运放U10A的第八引脚还连接第二十一电容C21的一端，所述第二十一电容C21的另一端接GND，所述第八运放U10A的第四引脚连接第二十二电容C22的一端并连接-12V电源，所述第二十二电容C22的另一端连接第八运放U10A的正输入端并接GND；所述第二十电阻R20的另一端连接第九运放U10B的负输入端，所述第二十电阻R20的另一端还连接第二十二电阻R22的一端，所述第九运放U10B的正输入端接GND，所述第九运放U10B的输出端连接第二十二电阻R22的另一端，所述第九运放U10B的输出端和第八运放U10A的输出端连接AD采集器。

本实施方式中，温度控制模块在MCU控制模块的控制下完成加热控制和温度测试，以保证激光传感器工作在一个相对稳定的温度环境下；隔离通讯模块将外部模块与MCU控制模块的通讯信号进行电气隔离，防止不同模块之间相互干扰；同步模块接收来至外部同步器的同步信号，经过电气隔离后输入给MCU控制模块和激光发射驱动模块；激光发射驱动模块接收来至MCU控制模块的控制信号以及来至同步模块的同步信号，产生1KHz左右的方波驱动激光二极管发出激光；激光射到被测车轮上反射到位置敏感传感器PSD进行位置距离；PSD接收驱动模块将位置敏感传感器PSD输出电流信号转换为电压信号，然后进行调理及背景光暗电流消除，最后输出给外部模块AD采集器进行采集。

本实施方式中，所述同步模块经过外部同步器输入的同步信号经过光耦U15进行隔离后，分别输出给MCU控制模块和CMOS芯片U16D进行反向后给激光发射驱动模块。

本实施方式中，所述激光发射驱动模块由驱动信号产生电路与射极功率放大器组成；驱动信号产生电路由一般的运放及电阻电容实现，驱动信号经过第一模拟开关U11C和第二模拟开关U11B控制，经过第三十一电阻R31输入由第一运放U13、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34和第一三极管Q1组成的射极跟随功率放大器；第一模拟开关U11C和第二模拟开关U11B为74HC4053芯片，分别有MCU控制模块和同步信号进行控制；当激光传感器进入就绪状态时，MCU控制模块通过MCU-SW1制第二模拟开关U11B开通并通过MCU-SW2信号输入方波信号，但此时第一三极管Q1处于关断状态，所以半导体激光器D1任处于关闭状态，为激光的发射做好准备；当同步信号通过同步模块输入控制第一模拟开关U11C开通，则第一运放U13输出高电平使第一三极管Q1开通，第一三极管Q1处于放大状态，第一三极管Q1输出的电流是第一运放U13输出电流的(1+β)倍(β为Q1的放大倍数)，此时半导体激光器D1在MCU-SW2方波信号的控制下周期性地开通关断，实现激光发射功能。

本实施方式中，所述PSD接收驱动模块分为前置滤波电路、前置放大电路、分时采样保持电路、背景光和暗电流消除电路和采样缓冲放大电路；所述前置滤波电路中，第一电阻R1通过+5V电源为位置测量传感器PSD提供偏执电压，产生电流从位置测量传感器PSD的两个测量端口流出，一路经过第三电阻R3、第三电阻R3后转换为电压信号通过第三电容C3输入到第二运放U2的第四引脚，另一路经过第四电阻R4、第二电阻R2转换为电压信号通过第三电容C3输入到第三运放U3的第四引脚；由于使用公共电阻的第二电阻R2，使两路测量信号的干扰信号保持一致，为后续滤除干扰带来方便；第一电容C1和第二电容C2进行低通滤波，第三电容C3和第四电容C4进行高通滤波，保证需要的信号进入后级电路而滤除不需要的信号；第一TVS管TVS1为保护器件；而第五电阻R5、第二运放U2(或第六电阻R6、第三运放U3)将第三电容C3(或第四电容C4)输入的信号进行反向放大输出到下一级；而前置放大电路主要将前置滤波电路输送过来的信号进行放大，为后一级电路更好的进行采样。

本实施方式中，所述分时采样保持电路由4个采用保持放大器组成，所述采用保持放大器信号为AD781，其中两个采用保持放大器分别采集一路信号同一采集周期的不同时间段数据；由于半导体激光器D1发出的是方波脉冲信号，方波信号的高电平时间发出激光，低电平时间不发出激光；因此，在发出激光时，MCU控制模块控制第一采用保持放大器U5和第三采用保持放大器U7这两个采用保持放大器进行信号采集，第二采用保持放大器U6和第四采用保持放大器U8这两个采用保持放大器进行数据信号保持，当方波信号为低电平(不发激光)时，第一采用保持放大器U5和第三采用保持放大器U7这两个采用保持放大器进行数据信号保持，第二采用保持放大器U6和第四采用保持放大器U8这两个采用保持放大器进行数据信号采集，如此交替；这样，第一采用保持放大器U5和第三采用保持放大器U7输出的信号为激光开启时候的信号，第一采用保持放大器U5和第三采用保持放大器U7输出的信号为激光关闭时的信号，将这4组信号同时输入到下一级背景光和暗电流消除电路。

本实施方式中，背景光和暗电流消除电路将激光开启时候的信号于激光关闭时的信号做减法，有效滤除背景光和暗电流信号，得到纯净的位置信号并输出到下一级采集放大电路；采集缓冲放大电路将需要采集的信号进行放大，输出到轮对在线检测系统统一的AD采集器进行信号采集转化为数字信号，最后送入总控制器进行处理。

本实施方式中，系统上电后，所有开关和使能信号处于关闭状态，MCU控制模块只进行温度控制模块和隔离通讯模块并处于等待外部模块状态；MCU控制模块通过隔离通讯模块接收到进入准备状态信号时，使能MCU-SW1信号和在MCU-SW2输出方波信号，进入就绪状态；当同步信号有效时，激光发射驱动模块工作，驱动半导体激光器D1周期性发出激光，同时MCU控制模块根据方波信号产生出控制PSD接收驱动模块分时采样保持电路的周期性控制信号，使激光的发射和PSD的接收同步，实现测量数据的采集。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。