专利名称：一种传感器以及杂散电流监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电测量装置技术，尤其涉及一种传感器以及杂散电流监测系统。
背景技术：
由于地铁具有运量大、安全舒适、运输成本低等优点，且与地面交通工具互不干涉，成为目前缓解城市交通拥挤状况的有效途径。
地铁列车的牵引动力一般用直流电，由设置在地铁沿线的牵引变电所通过架空线或第三轨向地铁列车馈送电量，并利用与地铁列车车轮接触的钢轨作为回流线路。由于与地铁列车车轮接触的钢轨本身具有电阻，并且，钢轨对地做不到完全绝缘，所以有一部分电流从钢轨泄漏到大地。这部分从钢轨漏出的电流被称为杂散电流又叫迷流。
杂散电流从钢轨漏出后，若地铁附近有导电性能较好的埋地金属管线，如自来水管、煤气管道、电缆等，则有一部分杂散电流选择电阻率较低的埋地金属管线作为流通路径。由于土壤或其它介质的作用，钢轨有电流流出的部位发生电解，这种电化学反应易腐蚀地铁钢轨、地铁结构钢、地铁线路附近的埋地金属管线，减少埋地管线使用寿命，降低地铁结构钢的耐久性和强度，有时甚至造成灾难性的事故。因此，设计合理的杂散电流监测系统具有重要的现实意义。
现有的杂散电流监测系统主要由传感器，数字接口转换单元，工作站(计算机)构成，监测的数据包括结构钢电压，参比电极电压，钢轨电压。其中，传感器用于将上述电压转换为数字接口转换单元的标准输入量，并将所述标准输入量送入数字接口转换单元，数字接口转换单元用于将输入量转换为符合串行通信标准的数字量，并将所述数字量送入工作站进行处理，工作站通过分析结构钢电压与参比电极电压的差值，即结构钢极化电压可以确定杂散电流是否引起了结构钢的腐蚀，以及，为了使乘客和工作人员免遭钢轨与结构钢间电压的伤害，工作站还可以通过分析钢轨电压，确定钢轨与站台间(钢轨与结构钢间)是否出现异常电压。
在对现有技术的研究和实践过程中，发明人发现现有技术存在以下问题现有的传感器不能将结构钢电压，参比电极电压，钢轨电压，转换为符合串行通信标准的数字量，即现有的传感器不是智能型传感器，所以，传感器需要外接数字接口转换单元，由该单元将上述电压转换为符合串行通信标准的数字量，再送入工作站进行处理。由于传感器需要外接数字接口转换单元与工作站进行通信，使得传感器的外部接线增多，导致杂散电流监测系统的接线过于复杂，并且，增加了杂散电流监测系统的制造成本。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种传感器，能够将检测量转换为符合串行通信标准的数字量。
为解决上述技术问题，本发明所提供的实施例是通过以下技术方案实现的一种传感器，包括第一电源，模/数转换单元；所述第一电源，获取市电电压，将所述市电电压转换为所述模/数转换单元的工作电压，为所述模/数转换单元供电；所述模/数转换单元，获取检测量，将所述检测量转换为符合串行通信标准的数字量，且所述数字量从模/数转换单元的数字量输出端输出。
优选的，所述检测量为钢轨电压，还包括第二电源，电压传感器；所述第二电源，获取市电电压，将所述市电电压转换为所述电压传感器的工作电压，为所述电压传感器供电；所述电压传感器，用于将钢轨电压转换为符合所述模/数转换单元输入标准的所述检测量；所述模/数转换单元，从所述电压传感器获取所述检测量，并将所述检测量转换为符合串行通信标准的数字量，且所述数字量从模/数转换单元的数字量输出端输出。
优选的，所述第一电源为WBWY-S1，所述模/数转换单元为ADAM-4017；所述WBWY-S1，获取市电电压，将市电电压转换为24伏的电压，为所述ADAM-4017供电；所述ADAM-4017，获取检测量，将所述检测量转换为符合RS485串行通信标准的数字量，所述数字量从所述ADAM-4017的数字量输出端输出。
优选的，所述第二电源为WBWY-S，所述电压传感器为WBV121S07；所述WBWY-S，获取市电电压，将所述市电电压转换为正负12伏的电压，为所述WBV121S07供电；所述WBV121S07，获取钢轨电压，将所述钢轨电压转换为符合ADAM-4017输入标准的检测量；所述ADAM-4017从所述WBV121S07获取所述检测量，并将所述检测量转换为符合RS485串行通信标准的数字量，且所述数字量从ADAM-4017的数字量输出端输出。
优选的，上述传感器还包括滤波单元；所述滤波单元，用于滤除市电电压中的谐波分量；所述第一电源、所述第二电源，与所述滤波单元连接，获取滤除谐波分量后的市电电压。
一种杂散电流监测系统，包括工作站，还包括传感器；所述传感器具体包括第一电源，模/数转换单元；第一电源，获取市电电压，将所述市电电压转换为所述模/数转换单元的工作电压，为所述模/数转换单元供电；模/数转换单元，获取检测量，将所述检测量转换为符合串行通信标准的数字量，且所述数字量从模/数转换单元的数字量输出端输出至所述工作站。
优选的，所述检测量为钢轨电压，所述传感器还包括第二电源，电压传感器；所述第二电源，获取市电电压，将所述市电电压转换为所述电压传感器的工作电压，为所述电压传感器供电；所述电压传感器，用于将钢轨电压转换为符合所述模/数转换单元输入标准的所述检测量；所述模/数转换单元，从所述电压传感器获取所述检测量，并将所述检测量转换为符合串行通信标准的数字量，且所述数字量从模/数转换单元的数字量输出端输出至所述工作站。
优选的，所述第一电源为WBWY-S1，所述模/数转换单元为ADAM-4017；所述WBWY-S1，获取市电电压，将市电电压转换为24伏的电压，为所述ADAM-4017供电；所述ADAM-4017，获取检测量，将所述检测量转换为符合RS485串行通信标准的数字量，所述数字量从所述ADAM-4017的数字量输出端输出至所述工作站。
优选的，所述第二电源为WBWY-S，所述电压传感器为WBV121S07；所述WBWY-S，获取市电电压，将所述市电电压转换为正负12伏的电压，为所述WBV121S07供电；所述WBV121S07，获取钢轨电压，将所述钢轨电压转换为符合ADAM-4017输入标准的检测量；所述ADAM-4017从所述WBV121S07获取所述检测量，并将所述检测量转换为符合RS485串行通信标准的数字量，且所述数字量从ADAM-4017的数字量输出端输出至工作站。
优选的，上述杂散电流监测系统中的传感器还包括滤波单元；所述滤波单元，用于滤除市电电压中的谐波分量；所述第一电源、所述第二电源，与所述滤波单元连接，获取滤除谐波分量后的市电电压。
上述技术方案具有如下有益效果，本发明实施例提供的传感器选用的模/数转换单元能够将检测量转换为符合串行通信标准的数字量，使得传感器可以与工作站直接进行通信，减少了传感器的外部接线，降低了杂散电流监测系统的制造成本。
图1为本发明实施例提供的传感器组成示意图；图2为本发明实施例提供的杂散电流监测系统组成示意图。
具体实施例方式
本发明实施例提供了一种传感器，用于将检测量，即钢轨电压，参比电极电压以及结构钢电压，转换为符合串行通信标准的数字量。在本发明实施例中，所述串行通信标准为RS485串行通信标准，或者，RS232串行通信标准。
以下结合附图具体介绍本发明实施例提供的传感器。参见图1，本发明实施例提供的传感器包括电源101，获取市电电压，将市电电压转换为电压传感器102的工作电压，为所述电压传感器102供电。
具体的，电源101的电压输入端输入市电电压，电源101的电压输出端接电压传感器102的工作电压输入端，为电压传感器102供电。
电压传感器102，获取钢轨电压，将钢轨电压转换为模/数转换单元104的标准输入量，并将转换后的钢轨电压送入模/数转换单元104。
由于直接测量得到的钢轨电压一般是在正负110伏之间变化的电压，而模/数转换单元104的标准输入量一般小于110伏。比如，模/数转换单元为ADAM-4017，ADAM-4017的标准输入量为正负5伏的电压，也就是ADAM-4017能够将正负5伏的电压转换为符合串行通信标准的数字量，因此，需要选择一个能够将正负110伏之间变化的电压转换为正负5伏电压的电压传感器。
电源103，获取市电电压，将市电电压转换为所述模/数转换单元104的工作电压，为模/数转换单元104供电。
具体的，电源103的电压输入端接电源101的电压输入端，用于输入市电电压，电源103的电压输出端接模/数转换单元104的工作电压输入端，为模/数转换单元104供电。
模/数转换单元104，获取参比电极电压，结构钢电压，以及，经电压传感器102转换的钢轨电压，将所述电压转换为符合串行通信标准的数字量，并通过数字量输出端将所述数字量输出到其他设备。
具体的，所述模/数转换单元104的第一模拟量输入端用于输入参比电极电压，第二模拟量输入端用于输入结构钢电压，第三模拟量输入端用于输入经电压传感器102转换的钢轨电压，模/数转换单元104将上述电压转换为符合串行通信标准的数字量，并通过数字量输出端将所述数字量输出到其他设备。
前文已述及，直接测量得到的钢轨电压一般是在正负110伏之间变化的电压，而模/数转换单元104的标准输入量一般小于110伏，所以在上述实施例中加入电压传感器102，该电压传感器102用于将钢轨电压转换为模/数转换单元104的标准输入量，但是，在本发明其他实施例中，如果钢轨电压在进入传感器之前，已经由其他设备转换为模/数转换单元104的标准输入量，那么，本发明实施例提供的传感器则不需要包括电压传感器102，以及，为电压传感器供电的电源101，并不影响本发明实施例的实现。
通常情况下，市电电压中包含有谐波分量，为了提高传感器的转换精度，需要滤除市电电压中的谐波分量，因此，在上述本发明实施例提供的传感器中，还可以进一步包括滤波单元105，获取市电电压，用于滤除市电电压中的谐波分量。
具体的，滤波单元105的电压输入端输入市电电压，所述电源101，电源103输入经滤波单元105滤波后的市电电压。
以上对本发明实施例提供的传感器的构造进行了详细介绍，以下结合具体实现方案介绍本发明实施例提供的传感器。
传感器中各单元的芯片选型如下模/数转换单元为ADAM-4017，ADAM-4017的供电电源为WBWY-S1，电压传感器为WBV121S07，WBV121S07的供电电源为WBWY-S。
其中，WBWY-S1将220伏的市电电压转换为12伏，或者，24伏的电压，为ADAM-4017供电；ADAM-4017可以将正负5伏的电压转换为符合RS485串行通信标准的数字量，由于结构钢电压，及参比电极电压是在正负5伏之间变化的电压，因此，结构钢电压和参比电极电压可以直接输入到ADAM-4017；WBWY-S将220伏的市电电压转换为正负12伏的电压，为WBV121S07供电；WBV121S07能够在正负110伏之间变化的钢轨电压转换为5伏的电压，并且，转换后的钢轨电压送入ADAM-4017，由ADAM-4017将钢轨电压转换为符合RS485串行通信标准的数字量。如果钢轨电压在进入传感器之前已经由其他设备转换为正负5伏的电压，则在传感器中不需要WBV121S07，WBWY-S，并不影响本发明实施例的实现。
为了提高上述传感器的转换精度，上述传感器中还可以进一步包括滤波单元HT 221-3，用于滤除市电电压中的谐波分量，WBWY-S，WBWY-S1输入经HT 221-3滤波的市电电压。
以上仅是本发明实施例提供的一种具体实现方案，技术人员可以实际情况选择符合要求的芯片实现本发明实施例提供的传感器。
本发明实施例还提供一种杂散电流监测装置，参见图2，包括传感器201，工作站202；传感器201用于将检测量，即结构钢电压，参比电极电压，钢轨电压，转换为符合串行通信标准的数字量，并将所述数字量送入工作站202进行处理。
传感器201具体包括电源2101，获取市电电压，将市电电压转换为电压传感器2102的工作电压，为所述电压传感器2102供电。
具体的，电源2101的电压输入端输入市电电压，电源2101的电压输出端接电压传感器102的工作电压输入端，为电压传感器2102供电。
电压传感器2102，获取钢轨电压，将钢轨电压转换为模/数转换单元2104的标准输入量，也就是将钢轨电压转换为符合模/数转换单元输入标准的电压量，并将转换后的钢轨电压送入模/数转换单元2104。
由于直接测量得到的钢轨电压一般是在正负110伏之间变化的电压，而模/数转换单元2104的标准输入量一般小于110伏。比如，模/数转换单元为ADAM-4017，ADAM-4017的标准输入量为正负5伏的电压，也就是ADAM-4017能够将正负5伏的电压转换为符合串行通信标准的数字量，因此，需要选择一个能够将正负110伏之间变化的电压转换为正负5伏电压的电压传感器。
电源2103，获取市电电压，将市电电压转换为所述模/数转换单元2104的工作电压，为模/数转换单元2104供电。
具体的，电源2103的电压输入端接电源2101的电压输入端，用于输入市电电压，电源2103的电压输出端接模/数转换单元2104的工作电压输入端，为模/数转换单元2104供电。
模/数转换单元2104，获取参比电极电压，结构钢电压，以及，经电压传感器2102转换的钢轨电压，将所述电压转换为符合串行通信标准的数字量，并通过数字量输出端将所述数字量输出到工作站202。
具体的，所述模/数转换单元2104的第一模拟量输入端用于输入参比电极电压，第二模拟量输入端用于输入结构钢电压，第三模拟量输入端用于输入经电压传感器2102转换的钢轨电压，模/数转换单元2104将上述电压转换为符合串行通信标准的数字量，并通过数字量输出端将所述数字量输出到工作站202。
前文已述及，直接测量得到的钢轨电压一般是在正负110伏之间变化的电压，而模/数转换单元2104的标准输入量一般小于110伏，所以在上述实施例中加入电压传感器2102，该电压传感器2102用于将钢轨电压转换为模/数转换单元2104的标准输入量，但是，在本发明其他实施例中，如果钢轨电压在进入传感器之前，已经由其他设备转换为模/数转换单元2104的标准输入量，那么，本发明实施例提供的传感器则不需要包括电压传感器2102，以及，为电压传感器供电的电源2101，并不影响本发明实施例的实现。
通常情况下，市电电压中包含有谐波分量，为了提高传感器的转换精度，需要滤除市电电压中的谐波分量，因此，在上述本发明实施例提供的传感器中，还可以进一步包括滤波单元2105，获取市电电压，用于滤除市电电压中的谐波分量。
具体的，滤波单元2105的电压输入端输入市电电压，所述电源2101，电源2103输入经滤波单元2105滤波后的市电电压。
以下结合具体实现方案介绍本发明实施例提供的杂散电流监测系统中所采用的传感器。
传感器中各单元的芯片选型如下模/数转换单元为ADAM-4017，ADAM-4017的供电电源为WBWY-S1，电压传感器为WBV121S07，WBV121S07的供电电源为WBWY-S。
其中，WBWY-S1将220伏的市电电压转换为12伏，或者，24伏的电压，为ADAM-4017供电；ADAM-4017可以将正负5伏的电压转换为符合RS485串行通信标准的数字量，由于结构钢电压，及参比电极电压是在正负5伏之间变化的电压，因此，结构钢电压和参比电极电压可以直接输入到ADAM-4017；WBWY-S将220伏的市电电压转换为正负12伏的电压，为WBV121S07供电；WBV121S07能够在正负110伏之间变化的钢轨电压转换为5伏的电压，并且，转换后的钢轨电压送入ADAM-4017，由ADAM-4017将钢轨电压转换为符合RS485串行通信标准的数字量。如果钢轨电压在进入传感器之前已经由其他设备转换为正负5伏的电压，则在传感器中不需要WBV121S07，WBWY-S，并不影响本发明实施例的实现。
为了提高上述传感器的转换精度，上述传感器中还可以进一步包括滤波单元HT 221-3，用于滤除市电电压中的谐波分量，WBWY-S，WBWY-S1输入经HT 221-3滤波的市电电压。
以上对本发明所提供的一种传感器以及杂散电流检测系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种传感器，其特征在于，包括第一电源，模/数转换单元；所述第一电源，获取市电电压，将所述市电电压转换为所述模/数转换单元的工作电压，为所述模/数转换单元供电；所述模/数转换单元，获取检测量，将所述检测量转换为符合串行通信标准的数字量，且所述数字量从模/数转换单元的数字量输出端输出。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述检测量为钢轨电压，还包括第二电源，电压传感器；所述第二电源，获取市电电压，将所述市电电压转换为所述电压传感器的工作电压，为所述电压传感器供电；所述电压传感器，用于将钢轨电压转换为符合所述模/数转换单元输入标准的所述检测量；所述模/数转换单元，从所述电压传感器获取所述检测量，并将所述检测量转换为符合串行通信标准的数字量，且所述数字量从模/数转换单元的数字量输出端输出。
3.如权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述第一电源为WBWY-S1，所述模/数转换单元为ADAM-4017；所述WBWY-S1，获取市电电压，将市电电压转换为24伏的电压，为所述ADAM-4017供电；所述ADAM-4017，获取检测量，将所述检测量转换为符合RS485串行通信标准的数字量，所述数字量从所述ADAM-4017的数字量输出端输出。
4.如权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述第二电源为WBWY-S，所述电压传感器为WBV121S07；所述WBWY-S，获取市电电压，将所述市电电压转换为正负12伏的电压，为所述WBV121S07供电；所述WBV121S07，获取钢轨电压，将所述钢轨电压转换为符合ADAM-4017输入标准的检测量；所述ADAM-4017从所述WBV121S07获取所述检测量，并将所述检测量转换为符合RS485串行通信标准的数字量，且所述数字量从ADAM-4017的数字量输出端输出。
5.如权利要求1至4所述的任一传感器，其特征在于，还包括滤波单元；所述滤波单元，用于滤除市电电压中的谐波分量；所述第一电源、所述第二电源，与所述滤波单元连接，获取滤除谐波分量后的市电电压。
6.一种杂散电流监测系统，包括工作站，其特征在于，还包括传感器；所述传感器具体包括第一电源，模/数转换单元；第一电源，获取市电电压，将所述市电电压转换为所述模/数转换单元的工作电压，为所述模/数转换单元供电；模/数转换单元，获取检测量，将所述检测量转换为符合串行通信标准的数字量，且所述数字量从模/数转换单元的数字量输出端输出至所述工作站。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述检测量为钢轨电压，所述传感器还包括第二电源，电压传感器；所述第二电源，获取市电电压，将所述市电电压转换为所述电压传感器的工作电压，为所述电压传感器供电；所述电压传感器，用于将钢轨电压转换为符合所述模/数转换单元输入标准的所述检测量；所述模/数转换单元，从所述电压传感器获取所述检测量，并将所述检测量转换为符合串行通信标准的数字量，且所述数字量从模/数转换单元的数字量输出端输出至所述工作站。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一电源为WBWY-S1，所述模/数转换单元为ADAM-4017；所述WBWY-S1，获取市电电压，将市电电压转换为24伏的电压，为所述ADAM-4017供电；所述ADAM-4017，获取检测量，将所述检测量转换为符合RS485串行通信标准的数字量，所述数字量从所述ADAM-4017的数字量输出端输出至所述工作站。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二电源为WBWY-S，所述电压传感器为WBV121S07；所述WBWY-S，获取市电电压，将所述市电电压转换为正负12伏的电压，为所述WBV121S07供电；所述WBV121S07，获取钢轨电压，将所述钢轨电压转换为符合ADAM-4017输入标准的检测量；所述ADAM-4017从所述WBV121S07获取所述检测量，并将所述检测量转换为符合RS485串行通信标准的数字量，且所述数字量从ADAM-4017的数字量输出端输出至工作站。
10.如权利要求6至9所述的任一系统，其特征在于，所述传感器还包括滤波单元；所述滤波单元，用于滤除市电电压中的谐波分量；所述第一电源、所述第二电源，与所述滤波单元连接，获取滤除谐波分量后的市电电压。
全文摘要
本发明公开了一种传感器。本发明传感器包括第一电源，模/数转换单元；所述第一电源，获取市电电压，将所述市电电压转换为所述模/数转换单元的工作电压，为所述模/数转换单元供电；所述模/数转换单元，获取检测量，将所述检测量转换为符合串行通信标准的数字量，且所述数字量从模/数转换单元的数字量输出端输出。本发明实施例还公开了一种采用本发明实施例提供的传感器的杂散电流检测系统。本发明实施例提供的传感器选用的模/数转换单元能够将检测量转换为符合串行通信标准的数字量，使得传感器可以与工作站直接进行通信，减少了传感器的外部接线，降低了杂散电流监测系统的制造成本。
文档编号G01R31/02GK101074973SQ20071012351
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月29日 优先权日2007年6月29日
发明者蔡献军, 王波涛, 李庆军, 胡波 申请人:深圳市华力特电气有限公司