专利名称：无绝缘轨道电路补偿电容在线主动测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种补偿电容测量装置，特别是涉及一种无绝缘轨道电路补偿电容在线主动测量装置。
背景技术：
目前，通用的电桥法电容测量设备以及UM71轨道电路配套的专用的测量设备都无法在线测量无绝缘轨道电路补偿电容，只能将补偿电容卸下后进行离线测量。对于轨道上运行的列车，补偿电容离线测量存在着巨大的安全隐患。而目前专用的UM71型无绝缘轨道电路补偿电容在线测量设备虽可进行在线测量，但由于均采用被动测量方式，对钳型电流传感器的分辨能力要求很高，提高了设备复杂度，大大增加了设备的成本，并且设备体积较大，不便于携带。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种无绝缘轨道电路补偿电容在线主动测量装置，该装置生产成本低，便于携带，且使用安全可靠。
该装置主要由信号发生模块、驱动电路模块、信号采集模块、单片机和显示模块组成。信号发生模块产生稳定的激励信号，经驱动电路模块进行功率放大后，通过测量探头主动激励补偿电容。信号采集模块通过同一测量探头采集补偿电容对给定激励的响应，通过电压跟随器、滤波、放大模块进行处理后，送至单片机进行A/D转换并进行峰值检测，并将峰值数据标定为相应的电容值，最后将电容值通过显示模块进行显示。
本发明的有益效果是该测量装置可进行在线测量，降低了员工劳动强度，排除由于拆除补偿电容导致的安全隐患。装置采用了主动测量方法，减少了测试探头数量，使用方便、灵活。由于没用采用环形电流传感器，因而生产成本大幅度降低。装置体积小、重量轻、便携性好，一个员工可独立完成测试工作。抗温度、电磁干扰能力强。
图1为无绝缘轨道电路补偿电容测试装置及其与无绝缘轨道电路补偿电容连接的工作原理图；图2为测量装置的信号发生模块及驱动电路模块原理图；图3为测量装置的信号采集模块原理图。
在图1、图2和图3中，1.钢轨，2.补偿电容，3.信号发生模块，4.驱动电路模块，5.信号采集模块，6.单片机，7.显示模块，8.测量探头，9.晶体振荡器，10、11.十进制计数器，12.二分频模块(包含两级D触发器12A、12B)，13.达林顿管，14.双边驱动电路，15.电压跟随器，16.带通滤波、放大模块。
具体实施例方式
图1是本发明公开的一个实施例，由驱动电路模块4对信号发生模块3产生的激励信号进行功率放大，由测量探头8的信号输出端A和公共地端B将放大后的信号连接到钢轨1之间的补偿电容2的两端引线上，对补偿电容2进行主动激励。信号采集模块5通过测量探头8的A、B两端采集补偿电容2对主动激励的响应信号，并在信号采集模块5中对其进行滤波、放大，再将处理后的信号送到单片机6中进行A/D转换和峰值检测。将峰值数据标定为对应的电容值，并由单片机6送至显示模块7进行显示，员工根据测量到的电容值决定电容是否需要更换。
信号发生模块3由带温度补偿的2MHz石英晶体振荡器9、两级十进制计数器10、11以及二分频模块12组成(见图2)，将石英晶体振荡器9的输出端CLK与两级十进制计数器10、11的时钟端CLK相连，第一级十进制计数器10的进位端RCO与第二级十进制计数器的ENT和ENP端相连，实现100分频器，再将11的进位输出端RCO与二分频模块12中的第一级D触发器12A的时钟端CLK相连接，将第一级D触发器12A的输出端Q与第二级D触发器的时钟端CLK相连，这样两个D触发器12A、12B就在本系统中构成了一个二分频模块12，第二级D触发器的输出端Q上就得到了10kHz方波激励信号。功率放大模块4由达林顿管13和双边驱动电路14组成。将第二级D触发器12B的输出端Q通过限流电阻与达林顿管13的基极相连接，达林顿管13的集电极与+5V电源相连，达林顿管13的发射极输出的信号就是对10kHz方波激励信号的功率放大信号。达林顿管13的发射极与由1Ω和2Ω电阻构成的双边驱动电路14的上端连接，2Ω电阻的另一端接地，1Ω电阻的另一端接测量探头8的A端，测量探头8的B端接地，测量探头8的A端与补偿电容2的一端引线相连，测量探头8的B端与补偿电容2的另一端引线相连，因此1Ω电阻、测量探头8、补偿电容2串联接地。这样主动激励信号就加到了补偿电容2的两端。
信号采集模块5通过将测量探头8的A端接点与电压跟随器15的反相输入端A相连接，然后将电压跟随器15的输出端B通过电阻与带通滤波、放大模块16的输入端INA相连(见图3)，对采集到的信号进行滤波和放大，得到10kHz单频正弦信号，并由带通滤波、放大模块16的输出端BPOD将其输入到单片机6的A/D输入端。
单片机6在程序控制下对输入的信号进行A/D转换，并求出10kHz正弦信号的峰值，通过标定将峰值信号转换成相应的电容值，再将电容值输出到显示模块进行显示，显示模块采用LCD。
权利要求
1.一种无绝缘轨道电路补偿电容在线主动测量装置，其特征是所述装置的信号发生模块(3)的石英晶体振荡器9的输出端CLK与两级十进制计数器(10、11)的时钟端CLK相连；第一级十进制计数器(10)的进位端RCO与第二级十进制计数器(11)的ENT和ENP端相连；第二级十进制计数器(11)的进位输出端RCO与二分频模块(12)中的第一级D触发器(12A)的时钟端CLK相连接；第二级D触发器(12B)的输出端Q通过限流电阻与达林顿管(13)的基极相连接；达林顿管(13)的发射极与由1Ω和2Ω电阻构成的双边驱动电路(14)的上端连接，1Ω电阻的另一端接测量探头(8)的A端，测量探头8的B端接地；测量探头(8)的A端接点与电压跟随器(15)的反相输入端A相连接，电压跟随器(15)的输出端B通过电阻与带通滤波、放大模块(16)的输入端INA相连；带通滤波、放大模块(16)的输出端BPOD接到单片机(6)的A/D输入端。
2.根据权利要求1所述的无绝缘轨道电路补偿电容在线主动测量装置，其特征是测量探头(8)的A端与补偿电容(2)的一端引线相连，测量探头(8)的B端与补偿电容(2)的另一端引线相连，1Ω电阻、测量探头(8)和补偿电容(2)串联接地。
3.根据权利要求1或2所述的无绝缘轨道电路补偿电容在线主动测量装置，其特征是第一级D触发器(12A)的输出端Q与第二级D触发器(12B)的时钟端CLK相连，两个D触发器(12A、12B)构成一个二分频模块(12)。
4.根据权利要求1所述的无绝缘轨道电路补偿电容在线主动测量装置，其特征是2Ω电阻的另一端接地。
全文摘要
本发明公开了一种无绝缘轨道电路补偿电容在线主动测量装置，该装置包括信号发生模块(3)、驱动电路模块(4)、信号采集模块(5)、单片机(6)和显示模块(7)。其特征是由驱动电路模块(4)中的功率放大器对信号发生模块(3)中石英晶体振荡器(9)及计数、分频电路产生的稳定信号进行功率放大，并通过双边驱动电路中一边的测量探头(8)主动激励补偿电容(2)，由信号采集模块(5)通过电压跟随器和带通滤波、放大模块(16)采集测量探头(8)上补偿电容(2)对激励的响应，送至单片机(6)进行A/D转换、峰值检测和电容标定，再由显示模块(7)进行电容值显示。该装置工作稳定，抗干扰能力强，生产成本成本低，便于携带。
文档编号G01R31/28GK1962338SQ200610102210
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者孔令富, 韩佩富, 李林 申请人:燕山大学