专利名称：用于高速动车组高压侧测量信号的隔离传输系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于高速动车组高压侧测量信号的隔离传输系统。
背景技术：
在对高速动车组的弓网受流性能进行动态检测的系统中，由于检测系统中至少要实现25KV的电压隔离，这在解决既要隔离又要耦合这个问题的过程中，就出现了各种不同的耦合技术。常见的是变压器磁耦合技术，其缺点就是加工安装均比较麻烦，一致性差，抗干扰能力差。其次是在高压侧采集数据，通过无线发送、接收的方式将采集的各类信号传输至低压端。这种方式在高速动车组的弓网受流性能检测系统中由于高速动车组弓网之间的频繁发生的离线火花干扰及动车组高压侧频繁操作过电压等所产生的强干扰，很难实现实时有效的传输。还有一种方式是在高低压间通过红外发送接收方式进行信号的传输。这种方式的安装比较麻烦，难于实现多路传输，且传输的速率及信息量都有着不足。
实用新型内容针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种动车组高压侧测量信号的隔离传输系统，包括:测量所述动车组高压侧测量信号的传感器模块；信号调理模块，与所述传感器模块相连并对所述测量信号进行调理；信号转换模块，与所述信号调理模块相连并将所述测量信号转换为频率信号；信号传输系统，与所述信号转换模块相连并发送所述频率信号；接收模块，与所述信号传输系统相连并接收所述频率信号；和信号恢复系统，与所述接收模块相连，接收所述频率信号，并将所述频率信号恢复为所述测量信号。本实用新型涉及一种用于高速动车组弓网受流性能检测系统中用的高压25kV侧测量信号隔离传输系统。所述的隔离传输系统按功能可分为用于弓网受流性能检测系统中的各类传感器信号精密放大和调理的信号调理系统、用于将各类模拟和数字信号转换为频率信号的信号转换系统、将接触网25KV侧的信号通过光学隔离进行耦合传输至低压测量端的信号传输系统和将被转换成频率信号的各类信号恢复成原信号的信号恢复系统。按安装地点可分为高压端系统、高压隔离光纤和低压端系统。该系统将高速动车组25KV侧的受电弓&接触网之间的弓网动态接触力信号、受电弓的垂向和纵向加速度信号、受电弓的动态高度和拉出值信号、受电弓和接触网之间的离线火花信号及受电弓的位置等信号实时、无失真、近乎理想的传输至低压端数据采集系统。用于检测高速动车组的弓网受流性能。本发明涉及的高速动车组25kV侧测量信号隔离传输系统，具有以下优势:在高速动车组弓网受流性能检测系统中，本发明保障在高压25KV侧的各类传感器信号可以实时、无失真地传送至低压端的数据采集系统。保证满足检测系统的各项要求。可以在恶劣气候环境及强干扰的工作条件下有效的完成各类信号的传输工作。[0011]可以适应各类传感器信号的传输，包括电压、电流、电阻、应力、应变、位移、加速度、紫外光、红外光、温度、脉冲等信号。可在检测系统中提供并行处理和冗余容错技术的支持。
下面，将结合附图对本实用新型的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中:图1是根据本实用新型的一个实施例的用于高速动车组高压侧测量信号的隔离传输系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本发明涉及一种用于高速动车组高压(例如25kV)侧测量信号隔离传输系统100，该系统通过信号调理系统、信号转换系统、信号传输系统及信号恢复系统，用于实现对高速动车组的弓网受流性能进行实时的检测。由于高速动车组弓网受流性能检测系统的工作环境十分特殊。它首先处于户外露天，系统运用又是在高速、高震动、高压、高磁场、高辐射的恶劣环境中，因而对系统的可靠性和抗干扰能力有着极高的要求。下面参考附图1详细描述该隔离传输系统100。如图1，隔离传输系统100包括高压侧电源系统1、传感器模块2、信号调理模块3、信号转换模块4、信号传输系统(例如包括光电发送模块5、高压隔离光纤6)、光电接收模块7、信号恢复模块8、低压端数据采集系统9、和低压端电源系统10。隔离传输系统100的传感器模块2例如可包括8-16路各类传感器，包括但不限于压力传感器、加速度传感器，离线火花传感器、速度传感器、电流传感器、电压传感器、温度传感器、陀螺仪、激光测距传感器和光电传感器等。系统可主要分为两大部分:高压端系统和低压端系统，它们通过多路(8-16路)高压隔离光纤6耦合。每一路高压端系统中包括传感器信号模块2、信号调理模块3、信号转换模块4和光电发送模块5。每一路低压端系统中包括光电接收模块7、信号恢复模块8。高压端系统和低压端系统都有独立的电源系统支持。例如高压侧电源系统I负责对传感器模块2信号调理模块3、信号转换模块4、光电发送模块5供电，低压端电源系统10负责对光电接收模块7、信号恢复模块8供电。各个模块都有独自的分电源模块。各分电源模块都独立运营，相互独立，物理隔离。当有模块发生故障时各自独立的电源系统可以保证其它模块可以不受故障模块的影响。信号调理模块3接收来自传感器的测量信号，对来自传感器的微弱不规则信号进行放大和调理，使之变为利于转换和传输的标准规则信号(0-10V信号)。高速动车组25kV侧测量信号隔离传输系统首要完成的是对各类传感器信号的高性能信号调理功能。由于大多数的传感器的满度输出都是相当小的电压、电流、电阻或脉冲变化。因此，在进一步作模拟或数字处理之前，必须对它们的输出作适当的调理。这部分系统包括各类过电压保护模块、精密放大模块、电平变换模块、电隔离模块、阻抗变换模块、滤波模块、线性化模块、整形及脉冲展宽模块。为了在强干扰的环境下有可靠准确的输出，在源头上对干扰进行抑制也是至关重要的。在不利的环境中以低噪声维持宽动态范围依赖于使用良好的高速电路设计技术，包括适当的信号路由、去耦和接地、正确的屏蔽以及可靠的过电压保护技术。信号转换模块4与信号调理模块3相连，将0-10V信号转换为0_2MHz的频率信号。信号转换模块4是将信号调理系统输出的电压信号或脉冲信号转换为频率信号。这有利于光电隔离。信号转换系统输出的频率信号可以很方便地接入光电隔离器件，以实现25KV高压侧与低压检测系统的完全电气隔离。这即实现了高低压之间的耦合，又对抗干扰是极其有利的，且提高了测量精度，为并行处理和冗余容错技术的采用提供了良好的技术条件。信号传输系统是将信号转换系统4输出的频率信号由25KV高压侧传送到低压测量端，其包括光电发送模块5、耐高压隔离光纤6和光电接收模块7。光电发送模块5与信号转换模块4相连，将0-2MHz频率信号由高压端系统(25kv侧)通过高压隔离光纤6发送到低压端系统。光电接收模块7接收来自高压端系统的0-2MHz频率信号。信号恢复模块8与该光电接收模块7相连，将0-2MHZ的频率信号恢复至0-10V的电压信号并传送至数据采集系统。传送至低压端的频率信号被实时、无失真、近乎理想的恢复到原模拟电压信号或脉冲信号。信号恢复模块包括频压变换模块及滤波模块。每一传感器对应着各自独立的高压端系统和低压端系统。一套检测系统包括8-16路传感器及其各自对应的信号隔离传输系统。各路传感器信号通过各自的高压25kV侧测量信号隔离传输系统汇总之后传输至低压端的数据采集系统。当其中的一路信号失效时不会对其他路信号造成影响。每一路不同的传感器对应的信号调理模块和信号恢复模块是不同的，而其他模块是相同的，它们可以互换使用。系统安装时高压和低压端都采用冗余容错考虑，当部分模块功能失效时可以转换到其他冗余模块。每一路系统在过电压保护，抗干扰设计上都有诸多的考虑。以保证系统的安全、正确、有效的运行。上述实施例仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本实用新型公开的范畴。
权利要求1.一种用于高速动车组高压侧测量信号的隔离传输系统，包括: 测量所述高速动车组高压侧测量信号的传感器模块； 信号调理模块，与所述传感器模块相连并对所述测量信号进行调理； 信号转换模块，与所述信号调理模块相连并将所述测量信号转换为频率信号； 信号传输系统，与所述信号转换模块相连并发送所述频率信号； 接收模块，与所述信号传输系统相连并接收所述频率信号；和 信号恢复系统，与所述接收模块相连，接收所述频率信号，并将所述频率信号恢复为所述测量信号。
2.根据权利要求1所述的用于高速动车组高压侧测量信号的隔离传输系统，其特征在于，所述信号传输系统包括光电发送模块、高压隔离光纤，所述光电发送模块与所述信号转换模块相连并通过所述高压隔离光纤发送所述频率信号。
3.根据权利要求1或2所述的用于高速动车组高压侧测量信号的隔离传输系统，其特征在于，所述信号恢复系统包括频压变换模块和滤波模块。
4.根据权利要求1或2所述的用于高速动车组高压侧测量信号的隔离传输系统，其特征在于，所述传感器模块包括压力传感器、加速度传感器，离线火花传感器、速度传感器、电流传感器、电压传感器、温度传感器、陀螺仪、激光测距传感器和光电传感器中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的用于高速动车组高压侧测量信号的隔离传输系统，其特征在于，所述隔离传输系统包括高压侧电源系统和低压侧电源系统，所述高压侧电源系统对所述传感器模块、所述信号调理模块、所述信号转换模块、和所述信号传输系统供电，所述低压侧电源系统对所述接收模块和所述信号恢复系统供电。
6.根据权利要求1或2所述的用于高速动车组高压侧测量信号的隔离传输系统，其特征在于，所述信号调理模块包括过电压保护模块、精密放大模块、电平变换模块、电隔离模块、阻抗变换模块、滤波模块、线性化模块、整形及脉冲展宽模块中的一个或多个。
专利摘要本实用新型提供一种动车组高压侧测量信号的隔离传输系统，包括测量所述动车组高压侧测量信号的传感器模块；信号调理模块，与所述传感器模块相连并对所述测量信号进行调理；信号转换模块，与所述信号调理模块相连并将所述测量信号转换为频率信号；信号传输系统，与所述信号转换模块相连并发送所述频率信号；接收模块，与所述信号传输系统相连并接收所述频率信号；和信号恢复系统，与所述接收模块相连，接收所述频率信号，并将所述频率信号恢复为所述测量信号。
文档编号G08C19/00GK203038456SQ201320002719
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者文小鹰, 韩通新, 刘会平, 赵伯胜, 郭晨曦, 张继元, 张冰, 刘寅秋, 杨建 , 陈鹏前, 杨帆, 尹彦宏, 王超, 郝英杰, 李强 申请人:中国铁道科学研究院机车车辆研究所, 北京纵横机电技术开发公司