道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统及其电涡流传感器的制造方法
【专利摘要】本发明揭示了一种道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统及其电涡流传感器，电涡流传感器包括电涡流探头、电涡流电路；电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块；电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场，当交变磁场的有效范围内有金属导体移动，磁场会随金属移动变化而变化，将这一变化转换成电压或电流变化；振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号；温度补偿模块用以对温度进行补偿；输出缓冲级模块用以将上一级的直流电压信号放大输出。本发明可实时获取检查柱与检查块缺口之间的间隙变化。
【专利说明】道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统及其电涡流传感器
【技术领域】
[0001]本发明属于电子通讯【技术领域】，涉及一种道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统，尤其涉及一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器。
【背景技术】
[0002]铁路道岔转辙机的工作状态正常与否对保障铁路正常运行至关重要，未来大轴重列车的开行，运量的进一步增大，都会造成对道岔设备的冲击更加频繁，受震动强度加大、磨损增快、几何变化，铁路道岔转辙机工作状态监测的研究十几年来从没有间断，目前国内外对转辙机工作状态进行监测的主要参数是转换阻力和表示杆缺口宽度，其中转换阻力是转辙机尖轨密贴程度的间接表现，表示杆缺口宽度是转辙机尖轨密贴程度的直接表现。
[0003]现有表示杆缺口宽度的监测方式均有其不足之处:如碰珠式传感器技术和弹簧位移传感器技术方式探测装置易损坏，光电编码器技术方式易受污染而降低准确度，反射式光纤位移传感器技术和霍尔位移传感器技术方式探头过大不便安装，摄像头技术方式没有量化检测结果需要人工判断表示杆缺口宽度。
[0004]同时，现有常用的监测方式是摄像头技术方式，它需要沿着铁轨布一条专门的通信线路，系统费用成本比较高，而且没有量化检测结果，需要人工判断表示杆缺口宽度，存在着较大的个人主观因素，不精确，误差大。
[0005]有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统，以克服现有系统的上述缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是:提供一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，可实时获取检查柱与检查块缺口之间的间隙变化，具有良好的实时性，并且把物理距离量化成电压值来测量，攻克电涡流国内外目前直径6毫米以下探头只能探测O?I毫米的限制。
[0007]此外，本发明还提供一种道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统，可实时获取检查柱与检查块缺口之间的间隙变化，具有良好的实时性，并且把物理距离量化成电压值来测量，攻克电涡流国内外目前直径6毫米以下探头只能探测O?I毫米的限制。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0009]一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，所述电涡流传感器包括:电涡流探头、电涡流电路，电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块；
[0010]所述电涡流探头与振荡器模块连接；振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块依次连接，或者振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块依次连接，温度补偿模块连接振荡器模块或检波模块或输出缓冲级模块；
[0011]所述电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场，当这一交变磁场的有效范围内有金属导体移动，磁场会随金属移动变化而变化，从而将这一变化转换成电压或电流变化并传递到监测系统的采集器模块；
[0012]所述电涡流探头采用绕在宽温铁氧体磁芯的线圈；
[0013]所述振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；振荡器模块米用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第九电阻R9、第十电阻R10，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第七电容C7、第八电容C8，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ；
[0014]其中，第七电容C7的第一端连接电源VDD，第二端接地；第八电容C8的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二端接地；第七电容C7和第八电容C8和第九电阻R9对电源VDD进行滤波；第十电阻RlO增强电路稳定性作用；
[0015]第一电阻Rl的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接第十电阻RlO的第一端，第十电阻RlO的第二端连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压；
[0016]第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；
[0017]放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接第十电阻RlO的第一端，第一电容Cl的第二端接地；
[0018]所述检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号，并输出到温度补偿模块；
[0019]检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ；
[0020]其中，第五电容C5的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；
[0021]第一二极管D1、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用；
[0022]所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6、第i^一电阻R11、第十二热敏电阻R12、第十三电阻R13 ；
[0023]所述第四电阻R4的第一端连接第二二极管D2的负极、第六电容C6的第一端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端、第十一电阻Rll的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；第十一电阻Rll的第二端分部连接第十二热敏电阻R12的第一端、第十三电阻R13的第一端，第十二热敏电阻R12的第二端、第十三电阻R13的第二端接地；
[0024]所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十四电阻R14、第十五电阻R15，第九电容C9、第十电容ClO ；
[0025]其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；
[0026]运算放大器Ul的正极连接第四电阻R4的第二端，运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端、第十四电阻R14的第一端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端；第十四电阻R14的第二端分别连接第九电容C9的第一端、第十五电阻R15的第一端、第十电容ClO的第一端,第九电容C9的第二端、第十五电阻R15的第二端、第十电容ClO的第二端接地；
[0027]所述温度补偿模块用以对由于温度变化对电涡流传感器或/和振荡器模块产生的影响进行补偿；温度补偿模块用以补偿放大三极管Ql和电涡流线圈LI ;按照三极管物理特性，三极管随着温度由低到高，三极管的PN结变窄，则使三极管放大倍系数β增大；放大三极管Ql随着温度由低到高，放大三极管Ql的集电极电流不断增大，最终导致输入放大器Ul的电压信号随着温度由低到高而增大；电涡流线圈LI由于选材和其物理特性随着温度由低到高所输出的电压信号也是在增大的；而温度补偿电路中第六电阻R6和第十二电阻Rl2是热敏电阻(NTC)，随着温度由低到高，第六电阻R6和第十二电阻Rl2的阻值由大到小，造成第六电阻R6，第i^一电阻Rl I，第十二电阻Rl2，第十三电阻Rl3组成的电阻网络整体阻值变小，由于阻值变小，电流不变，根据U = IR,电压信号则变小，输入运算放大器Ul的电压信号就变小；随着温度的由低到高，放大三极管Ql放大系数变大，电涡流线圈LI输出特性所造成电压信号变大，同时温度补偿电路所调整的电压信号变小，这样一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，使的输入运算放大器Ul以及输出的电压信号受温度影响降低或者不受温度影响；反之，温度由高到低，放大三极管Ql放大系数减小，电涡流线圈LI输出使电压信号变小，而热敏电阻阻值温度变低而阻值变大使得电压信号变大，依然是一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，电压信号趋于稳定，受温度影响变小。通过该方案可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0028]一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，所述电涡流传感器包括:电涡流探头、电涡流电路，所述电涡流探头与电涡流电路连接；电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块；
[0029]所述电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场，当这一交变磁场的有效范围内有金属导体移动，磁场会随金属移动变化而变化，从而将这一变化转换成电压或电流变化并传递到监测系统的采集器模块；
[0030]所述振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；当接收到电涡流探头由于金属导体移动产生的磁场变化后，使输出的交流电压幅值产生相应的变化；
[0031]所述检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号；
[0032]所述温度补偿模块用以对由于温度变化对电涡流传感器或/和振荡器模块产生的影响进行补偿；
[0033]所述输出缓冲级模块用以将上一级的直流电压信号放大输出。
[0034]作为本发明的一种优选方案，所述振荡器模块主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第九电阻R9、第十电阻R10，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第七电容C7、第八电容C8，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ；
[0035]其中，第七电容C7的第一端连接电源VDD，第二端接地；第八电容C8的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二端接地；第七电容C7和第八电容C8和第九电阻R9对电源VDD进行滤波；第十电阻RlO增强电路稳定性作用；
[0036]第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接第十电阻RlO的第一端，第十电阻RlO的第二端连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压；
[0037]第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；
[0038]放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；
[0039]第一电容Cl为旁路电容,第一电容Cl的第一端连接第十电阻RlO的第一端,第一电容Cl的第二端接地。
[0040]所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2，第五电容C5、第六电容C6 ；
[0041 ] 其中，第五电容C5的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；
[0042]第一二极管D1、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用。
[0043]作为本发明的一种优选方案，所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6、第十一电阻、第十二热敏电阻R12、第十三电阻R13 ；
[0044]所述第四电阻R4的第一端连接第二二极管D2的负极、第六电容C6的第一端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端、第十一电阻Rll的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；第十一电阻Rll的第二端分部连接第十二热敏电阻R12的第一端、第十三电阻R13的第一端，第十二热敏电阻R12的第二端、第十三电阻R13的第二端接地。
[0045]作为本发明的一种优选方案，所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十四电阻R14、第十五电阻R15，第九电容C9、第十电容ClO ；
[0046]其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；
[0047]运算放大器Ul的正极连接第四电阻R4的第二端，运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端、第十四电阻R14的第一端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端；第十四电阻R14的第二端分别连接第九电容C9的第一端、第十五电阻R15的第一端、第十电容ClO的第一端,第九电容C9的第二端、第十五电阻R15的第二端、第十电容ClO的第二端接地。
[0048]作为本发明的一种优选方案，所述温度补偿模块用以补偿放大三极管Ql和电涡流线圈LI ；
[0049]按照三极管物理特性，三极管随着温度由低到高，三极管的PN结变窄，则使三极管放大倍系数β增大；放大三极管Ql随着温度由低到高，放大三极管Ql的集电极电流不断增大，最终导致输入放大器Ul的电压信号随着温度由低到高而增大；
[0050]电涡流线圈LI由于选材和其物理特性随着温度由低到高所输出的电压信号也是在增大的；
[0051]而温度补偿电路中第六电阻R6和第十二电阻R12是热敏电阻(NTC)，随着温度由低到高，第六电阻R6和第十二电阻R12的阻值由大到小，造成第六电阻R6、第i^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13组成的电阻网络整体阻值变小，由于阻值变小，电流不变，根据U = IR,电压信号则变小，输入运算放大器Ul的电压信号就变小；
[0052]随着温度的由低到高，放大三极管Ql放大系数变大，电涡流线圈LI输出特性所造成电压信号变大，同时温度补偿电路所调整的电压信号变小，这样一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，使的输入运算放大器Ul以及输出的电压信号受温度影响降低或者不受温度影响；
[0053]反之，温度由高到低，放大三极管Ql放大系数减小，电涡流线圈LI输出使电压信号变小，而热敏电阻阻值温度变低而阻值变大使得电压信号变大，依然是一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，电压信号趋于稳定，受温度影响变小。通过该方案可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0054]作为本发明的一种优选方案，所述电涡流探头采用绕在宽温铁氧体磁芯的线圈；
[0055]所述振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块依次连接；
[0056]所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ;其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地；
[0057]所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ；其中，第五电容C5的第一端连接润流线圈LI的第二端,第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管Dl、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用；
[0058]所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6 ;所述第四电阻R4的第一端连接第二二极管D2的负极、第六电容C6的第一端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；通过该方案可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0059]所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；运算放大器Ul的正极连接第四电阻R4的第二端，运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端。
[0060]作为本发明的一种优选方案，所述温度补偿模块连接振荡器模块，振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块依次连接；
[0061]所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第三电阻R3，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ；所述温度补偿模块连接振荡器模块，温度补偿模块包括第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6 ;通过该方案可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0062]其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第一电阻Rl的第二端连接第五电阻R5的第一端、第一电容Cl的第一端、放大三极管Ql的基极；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地；
[0063]所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ；其中，第五电容C5的第一端连接润流线圈LI的第二端,第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管Dl、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用；
[0064]所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十六电阻R16、第十七电阻R17 ;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；第十六电阻R16的第一端连接第二二极管D2的负极，第十六电阻R16的第二端连接第十七电阻R17的第一端、运算放大器Ul的正极，第十七电阻R17的第二端接地；运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端。
[0065]作为本发明的一种优选方案，所述振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块、温度补偿模块依次连接；
[0066]所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ;其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地；
[0067]所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ；其中，第五电容C5的第一端连接润流线圈LI的第二端,第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管Dl、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用；
[0068]所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十六电阻R16、第十七电阻R17 ;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；第十六电阻R16的第一端连接第二二极管D2的负极，第十六电阻R16的第二端连接第十七电阻R17的第一端、运算放大器Ul的正极，第十七电阻R17的第二端接地；运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端；
[0069]所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6 ;所述第四电阻R4的第一端连接运算放大器Ul的输出端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端、电润流传感器的信号输出端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地。通过该方案可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0070]作为本发明的一种优选方案，所述温度补偿模块连接振荡器模块，振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块依次连接；
[0071]所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ；所述温度补偿模块连接振荡器模块，温度补偿模块包括第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6 ；
[0072]其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第一电阻Rl的第二端连接第二电阻R2的第一端、第一电容Cl的第一端、放大三极管Ql的基极；第二电阻R2的第二端接地；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql的发射极连接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端,第六热敏电阻R6的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地；
[0073]所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ；其中，第五电容C5的第一端连接润流线圈LI的第二端,第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管Dl、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用；
[0074]所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十六电阻R16、第十七电阻R17 ;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；第十六电阻R16的第一端连接第二二极管D2的负极，第十六电阻R16的第二端连接第十七电阻R17的第一端、运算放大器Ul的正极，第十七电阻R17的第二端接地；运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端。通过该方案可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0075]一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度的监测系统，所述监测系统包括:
[0076]上述的电涡流传感器；
[0077]采集器，连接一个或多个电涡流传感器，用以采集所述电涡流传感器输出的数据；
[0078]远程监测中心，连接一个或多个采集器，接收所述采集器发送的数据。
[0079]作为本发明的一种优选方案，所述采集器包括第一微处理器、第一数据存储模块、Α/D采集模块、第一电力载波模块、第一电源模块；所述第一数据存储模块、Α/D采集模块、第一电力载波模块、第一电源模块分别与第一微处理器连接；所述米集器通过Α/D米集模块连接所述电涡流传感器，获取缺口宽度的数据。
[0080]本发明的有益效果在于:本发明提出的用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统及其电涡流传感器，可精确测量出道岔转辙机表示杆的缺口宽度。
[0081]本发明通过在温度补偿电路中设置热敏电阻(NTC)(如第六电阻R6和第十二电阻R12)，按照三极管物理特性，三极管随着温度由低到高，三极管的PN结变窄，则使三极管放大倍系数β增大；放大三极管Ql随着温度由低到高，放大三极管Ql的集电极电流不断增大，最终导致输入放大器Ul的电压信号随着温度由低到高而增大。电涡流线圈LI由于选材和其物理特性随着温度由低到高所输出的电压信号也是在增大的。而温度补偿电路中第六电阻R6和第十二电阻R12是热敏电阻(NTC)，随着温度由低到高，第六电阻R6和第十二电阻R12的阻值由大到小，造成第六电阻R6、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13组成的电阻网络整体阻值变小，由于阻值变小，电流不变，根据U = IR,电压信号则变小，输入运算放大器Ul的电压信号就变小。随着温度的由低到高，放大三极管Ql放大系数变大，电涡流线圈LI输出特性所造成电压信号变大，同时温度补偿电路所调整的电压信号变小，这样一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，使的输入运算放大器Ul以及输出的电压信号受温度影响降低或者不受温度影响。反之，温度由高到低，放大三极管Ql放大系数减小，电涡流线圈LI输出使电压信号变小，而热敏电阻阻值温度变低而阻值变大使得电压信号变大，依然是一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，电压信号趋于稳定，受温度影响变小。本发明可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0082]本发明提出的用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，可实时获由金属导体移动而产生的磁场变化，并把这个变化传递给采集器模块，具有良好的实时性。电涡流传感器是探头的关键部位，能在户外温差和湿度变化较大的恶劣环境下工作，其探测表示杆缺口宽度的准确性和灵敏度要能满足实际需要。同时电涡流传感器长期工作可靠性好、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单、安装方便。
[0083]本发明可以适用各种型号转辙机，能把缺口真正量化，相当于一把千分尺在实时测量；本发明的精确度高，分辨率可以达到0.01毫米，精度在常温下也能达到0.01毫米。同时，本发明监测系统可以实时完整监测转辙机在工作时各种转换的状态及动作。本发明还具有设备本身自诊断功能，集中监测器与采集器相连接及采集器与电涡流传感器相连接的任何一条连接线中断都可以自身报警，设备本身故障及元件变质也能报警。本系统设计思路是监测不该报警点，不是监测该报警点，所以对于系统本身来说，只有缺口处于正常位置才不报警，其他任何状态都会报警，而集中监测器与采集器相连接及采集器与电涡流传感器相连接的任何一条连接线中断都满足不了缺口处于正常位置的数据。
[0084]为了提高监测精度、减小温度变化带来的误差及提高监测距离，可以在转辙机的一个缺口安装2套以上的电涡流传感器。2套电涡流传感器的数据可以进行对比，如有I套电涡流传感器的数据大于设定的值，就会报警；即不能大于正常值的一定范围，否则就属于设备本身故障或设备本身元件变质。
[0085]本发明监控系统还可以与各铁路局目前在用的信号集中监测系统联网；并可以配置手持机实现实时监测功能；除此之外，本发明监测系统的数据传输和供电共用一对电缆，节省线路。
【专利附图】
【附图说明】
[0086]图1为实施例一中本发明电涡流传感器的电路示意图。
[0087]图2为实施例三中本发明电涡流传感器的电路示意图。
[0088]图3为实施例四中本发明电涡流传感器的电路示意图。
[0089]图4为实施例五中本发明电涡流传感器的电路示意图。
[0090]图5为实施例六中本发明电涡流传感器的电路示意图。
[0091]图6为本发明监测系统的组成示意图。
[0092]图7为本发明监测系统中采集器的组成示意图。
[0093]图8为本发明监测系统中集中监测管理器的组成示意图。
[0094]图9为本发明监测系统中无线手持机的组成示意图。
【具体实施方式】
[0095]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0096]实施例一
[0097]请参阅图1，本发明揭示了一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，所述电涡流传感器包括:电涡流探头、电涡流电路，所述电涡流探头与电涡流电路连接；电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块。
[0098]所述电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场，当这一交变磁场的有效范围内有金属导体移动，磁场会随金属移动变化而变化，从而将这一变化转换成电压或电流变化并传递到监测系统的采集器模块。
[0099]所述振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；当接收到电涡流探头由于金属导体移动产生的磁场变化后，使输出的交流电压幅值产生相应的变化。所述检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号。所述温度补偿模块用以对由于温度变化对电涡流传感器或/和振荡器模块产生的影响进行补偿。所述输出缓冲级模块用以将上一级的直流电压信号放大输出。所述电涡流探头可以采用绕在宽温铁氧体磁芯的线圈。
[0100]具体如图1所示，所述振荡器模块主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第九电阻R9、第十电阻R10，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第七电容C7、第八电容C8，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI。其中，第七电容C7的第一端连接电源VDD，第二端接地；第八电容C8的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二端接地。第七电容C7和第八电容CS和第九电阻R9对电源VDD进行滤波；第十电阻RlO增强电路稳定性作用。第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接第十电阻RlO的第一端，第十电阻RlO的第二端连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压。第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地。放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载。第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接第十电阻RlO的第一端，第一电容Cl的第二端接地。
[0101]所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6。其中，第五电容C5的第一端连接润流线圈LI的第二端,第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地。第一二极管D1、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用。
[0102]所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6、第十一电阻、第十二热敏电阻R12、第十三电阻R13。所述第四电阻R4的第一端连接第二二极管D2的负极、第六电容C6的第一端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端、第^ 电阻Rll的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；第^^一电阻RlI的第二端分部连接第十二热敏电阻R12的第一端、第十三电阻R13的第一端，第十二热敏电阻R12的第二端、第十三电阻R13的第二端接地。
[0103]所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十四电阻R14、第十五电阻R15，第九电容C9、第十电容C10。其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路。运算放大器Ul的正极连接第四电阻R4的第二端，运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端、第十四电阻R14的第一端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端；第十四电阻R14的第二端分别连接第九电容C9的第一端、第十五电阻R15的第一端、第十电容ClO的第一端,第九电容C9的第二端、第十五电阻R15的第二端、第十电容ClO的第二端接地。
[0104]所述温度补偿模块用以补偿放大三极管Ql和电涡流线圈LI。按照三极管物理特性，三极管随着温度由低到高，三极管的PN结变窄，则使三极管放大倍系数β增大；放大三极管Ql随着温度由低到高，放大三极管Ql的集电极电流不断增大，最终导致输入放大器Ul的电压信号随着温度由低到高而增大。电涡流线圈LI由于选材和其物理特性随着温度由低到高所输出的电压信号也是在增大的。而温度补偿电路中第六电阻R6和第十二电阻R12是热敏电阻(NTC)，随着温度由低到高，第六电阻R6和第十二电阻R12的阻值由大到小，造成第六电阻R6、第i^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13组成的电阻网络整体阻值变小，由于阻值变小，电流不变，根据U = IR,电压信号则变小，输入运算放大器Ul的电压信号就变小。随着温度的由低到高，放大三极管Ql放大系数变大，电涡流线圈LI输出特性所造成电压信号变大，同时温度补偿电路所调整的电压信号变小，这样一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，使的输入运算放大器Ul以及输出的电压信号受温度影响降低或者不受温度影响。反之，温度由高到低，放大三极管Ql放大系数减小，电涡流线圈LI输出使电压信号变小，而热敏电阻阻值温度变低而阻值变大使得电压信号变大，依然是一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，电压信号趋于稳定，受温度影响变小。通过该方案利用两个热敏电阻NTC(当然可以根据需要采用更多个热敏电阻NTC)，可以进一步提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0105]实施例二
[0106]请参阅图1，本发明揭示了一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，所述电涡流传感器包括:电涡流探头、电涡流电路，所述电涡流探头与电涡流电路连接；电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块。
[0107]所述电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场，当这一交变磁场的有效范围内有金属导体移动，磁场会随金属移动变化而变化，从而将这一变化转换成电压或电流变化并传递到监测系统的采集器模块。
[0108]所述振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；当接收到电涡流探头由于金属导体移动产生的磁场变化后，使输出的交流电压幅值产生相应的变化。
[0109]所述检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号。所述温度补偿模块用以对温度进行补偿。所述输出缓冲级模块用以将上一级的直流电压信号放大输出。
[0110]实施例三
[0111]请参阅图2，本实施例中，所述振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块依次连接。
[0112]所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ;其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地。
[0113]所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ；其中，第五电容C5的第一端连接润流线圈LI的第二端,第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管Dl、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用。
[0114]所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6 ;所述第四电阻R4的第一端连接第二二极管D2的负极、第六电容C6的第一端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地。
[0115]所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；运算放大器Ul的正极连接第四电阻R4的第二端，运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端。
[0116]所述温度补偿模块用以补偿放大三极管Ql和电涡流线圈LI。按照三极管物理特性，三极管随着温度由低到高，三极管的PN结变窄，则使三极管放大倍系数β增大；放大三极管Ql随着温度由低到高，放大三极管Ql的集电极电流不断增大，最终导致输入放大器Ul的电压信号随着温度由低到高而增大。电涡流线圈LI由于选材和其物理特性随着温度由低到高所输出的电压信号也是在增大的。而温度补偿电路中第六电阻R6是热敏电阻(NTC)，随着温度由低到高，第六电阻R6的阻值由大到小，造成第六电阻R6、第五电阻R5组成的电阻网络整体阻值变小，由于阻值变小，电流不变，根据U = IR,电压信号则变小，输入运算放大器Ul的电压信号就变小。随着温度的由低到高，放大三极管Ql放大系数变大，电涡流线圈LI输出特性所造成电压信号变大，同时温度补偿电路所调整的电压信号变小，这样一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，使的输入运算放大器Ul以及输出的电压信号受温度影响降低或者不受温度影响。反之，温度由高到低，放大三极管Ql放大系数减小，电涡流线圈LI输出使电压信号变小，而热敏电阻阻值温度变低而阻值变大使得电压信号变大，依然是一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，电压信号趋于稳定，受温度影响变小。通过该方案可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0117]实施例四
[0118]请参阅图3，本实施例中，所述温度补偿模块连接振荡器模块，振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块依次连接。
[0119]所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第三电阻R3，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ；所述温度补偿模块连接振荡器模块，温度补偿模块包括第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6。
[0120]其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第一电阻Rl的第二端连接第五电阻R5的第一端、第一电容Cl的第一端、放大三极管Ql的基极；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地。
[0121]所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2，第五电容C5、第六电容C6 ；其中，第五电容C5的第一端连接润流线圈LI的第二端,第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管Dl、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用。
[0122]所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十六电阻R16、第十七电阻R17 ;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；第十六电阻R16的第一端连接第二二极管D2的负极，第十六电阻R16的第二端连接第十七电阻R17的第一端、运算放大器Ul的正极，第十七电阻R17的第二端接地；运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端。
[0123]所述温度补偿模块用以补偿放大三极管Ql和电涡流线圈LI。按照三极管物理特性，三极管随着温度由低到高，三极管的PN结变窄，则使三极管放大倍系数β增大；放大三极管Ql随着温度由低到高，放大三极管Ql的集电极电流不断增大，最终导致输入放大器Ul的电压信号随着温度由低到高而增大。电涡流线圈LI由于选材和其物理特性随着温度由低到高所输出的电压信号也是在增大的。而温度补偿电路中第六电阻R6是热敏电阻(NTC)，随着温度由低到高，第六电阻R6的阻值由大到小，造成第六电阻R6、第五电阻R5组成的电阻网络整体阻值变小，由于阻值变小，电流不变，根据U = IR,电压信号则变小，输入运算放大器Ul的电压信号就变小。随着温度的由低到高，放大三极管Ql放大系数变大，电涡流线圈LI输出特性所造成电压信号变大，同时温度补偿电路所调整的电压信号变小，这样一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，使的输入运算放大器Ul以及输出的电压信号受温度影响降低或者不受温度影响。反之，温度由高到低，放大三极管Ql放大系数减小，电涡流线圈LI输出使电压信号变小，而热敏电阻阻值温度变低而阻值变大使得电压信号变大，依然是一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，电压信号趋于稳定，受温度影响变小。通过该方案可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0124]实施例五
[0125]请参阅图4，本实施例中，所述振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块、温度补偿模块依次连接。
[0126]所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ;其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地。
[0127]所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2，第五电容C5、第六电容C6 ；其中，第五电容C5的第一端连接润流线圈LI的第二端,第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管Dl、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用。
[0128]所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十六电阻R16、第十七电阻R17 ;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；第十六电阻R16的第一端连接第二二极管D2的负极，第十六电阻R16的第二端连接第十七电阻R17的第一端、运算放大器Ul的正极，第十七电阻R17的第二端接地；运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端。
[0129]所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6 ;所述第四电阻R4的第一端连接运算放大器Ul的输出端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端、电润流传感器的信号输出端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地。
[0130]所述温度补偿模块用以补偿放大三极管Ql和电涡流线圈LI。按照三极管物理特性，三极管随着温度由低到高，三极管的PN结变窄，则使三极管放大倍系数β增大；放大三极管Ql随着温度由低到高，放大三极管Ql的集电极电流不断增大，最终导致输入放大器Ul的电压信号随着温度由低到高而增大。电涡流线圈LI由于选材和其物理特性随着温度由低到高所输出的电压信号也是在增大的。而温度补偿电路中第六电阻R6是热敏电阻(NTC)，随着温度由低到高，第六电阻R6的阻值由大到小，造成第六电阻R6、第五电阻R5组成的电阻网络整体阻值变小，由于阻值变小，电流不变，根据U = IR,电压信号则变小，输入运算放大器Ul的电压信号就变小。随着温度的由低到高，放大三极管Ql放大系数变大，电涡流线圈LI输出特性所造成电压信号变大，同时温度补偿电路所调整的电压信号变小，这样一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，使的输入运算放大器Ul以及输出的电压信号受温度影响降低或者不受温度影响。反之，温度由高到低，放大三极管Ql放大系数减小，电涡流线圈LI输出使电压信号变小，而热敏电阻阻值温度变低而阻值变大使得电压信号变大，依然是一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，电压信号趋于稳定，受温度影响变小。通过该方案可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0131]实施例六
[0132]请参阅图5，本实施例中，所述温度补偿模块连接振荡器模块，振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块依次连接。
[0133]所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ；所述温度补偿模块连接振荡器模块，温度补偿模块包括第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6。
[0134]其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第一电阻Rl的第二端连接第二电阻R2的第一端、第一电容Cl的第一端、放大三极管Ql的基极；第二电阻R2的第二端接地；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql的发射极连接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端,第六热敏电阻R6的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地。
[0135]所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ；其中，第五电容C5的第一端连接润流线圈LI的第二端,第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管Dl、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用。
[0136]所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十六电阻R16、第十七电阻R17 ;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；第十六电阻R16的第一端连接第二二极管D2的负极，第十六电阻R16的第二端连接第十七电阻R17的第一端、运算放大器Ul的正极，第十七电阻R17的第二端接地；运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端。
[0137]所述温度补偿模块用以补偿放大三极管Ql和电涡流线圈LI。按照三极管物理特性，三极管随着温度由低到高，三极管的PN结变窄，则使三极管放大倍系数β增大；放大三极管Ql随着温度由低到高，放大三极管Ql的集电极电流不断增大，最终导致输入放大器Ul的电压信号随着温度由低到高而增大。电涡流线圈LI由于选材和其物理特性随着温度由低到高所输出的电压信号也是在增大的。而温度补偿电路中第六电阻R6是热敏电阻(NTC)，随着温度由低到高，第六电阻R6的阻值由大到小，造成第六电阻R6、第五电阻R5组成的电阻网络整体阻值变小，由于阻值变小，电流不变，根据U = IR,电压信号则变小，输入运算放大器Ul的电压信号就变小。随着温度的由低到高，放大三极管Ql放大系数变大，电涡流线圈LI输出特性所造成电压信号变大，同时温度补偿电路所调整的电压信号变小，这样一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，使的输入运算放大器Ul以及输出的电压信号受温度影响降低或者不受温度影响。反之，温度由高到低，放大三极管Ql放大系数减小，电涡流线圈LI输出使电压信号变小，而热敏电阻阻值温度变低而阻值变大使得电压信号变大，依然是一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，电压信号趋于稳定，受温度影响变小。通过该方案可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0138]实施例七
[0139]请参阅图6，本发明还揭示一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统，所述监测系统包括:
[0140]所述监测系统包括:电涡流传感器10、采集器20、集中监测管理器30、远程监测中心40、无线手持机50 ；电涡流传感器10、采集器20、集中监测管理器30、无线手持机50通常可以为多个。一个采集器20可连接多个电涡流传感器10，一个集中监测管理器30可连接多个采集器20，远程监测中心40可连接一个或多个集中监测管理器30。
[0141]电涡流传感器10的组成可参考以上实施例的描述。
[0142]【采集器】
[0143]采集器20连接一个或多个电涡流传感器10，用以采集所述电涡流传感器10输出的数据。
[0144]请参阅图7，所述采集器20包括第一微处理器21、第一电力载波模块22、第一无线通讯模块23、Α/D米集模块24、第一数据存储模块25、第一电源模块26。所述第一电力载波模块22、第一无线通讯模块23、A/D米集模块24、第一数据存储模块25、第一电源模块26分别与所述第一微处理器22连接；所述第一电力载波模块22连接集中监测管理器30，所述Α/D采集模块24连接电涡流传感器10。
[0145]【集中监测管理器】
[0146]集中监测管理器30通过电力线连接一个或多个采集器20，以电力载波方式接收采集器20采集到的数据。
[0147]请参阅图8，所述集中监测管理器包括第二微处理器32、集中显示屏幕31、第二数据存储模块35、第二电力载波模块34、第二电源模块37、第二通信模块36、液晶串口通信模块33。
[0148]所述第第二数据存储模块35、第二电力载波模块34、第二电源模块37、第二通信模块36、液晶串口通信模块33分别与第二微处理器32连接，液晶串口通信模块33还与集中显示屏幕31连接。所述集中监测管理器30通过第二通信模块36连接远程监测中心40，通过第二电力载波模块34连接采集器20。本实施例中，所述第二通信模块36包括RS485串口单元、RS422串口单元、TCP/IP通信单元。
[0149]【远程监测中心】
[0150]远程监测中心40连接一个或多个集中监测管理器30，接收所述集中监测管理器30发送的数据。
[0151]【无线手持机】
[0152]请参阅图9，所述无线手持机50包括第三微处理器51、第三数据存储模块54、第三无线通讯模块52、液晶显示模块56、第三电源模块53、键盘输入模块55。所述第三数据存储模块54、第三无线通讯模块52、液晶显示模块56、第三电源模块53、键盘输入模块55分别与第三微处理器51连接。无线手持机50通过第三无线通讯模块52连接所述采集器20，获取采集器20采集的数据。同时还可以通过其键盘输入模块(当然也可以是其他输入模块)向采集器发送控制命令，管理采集器。
[0153]综上所述，本发明提出的用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，可精确测量出道岔转辙机表示杆的缺口宽度。本发明可以提高温度补偿的精确度，更好地提高对缺口宽度监测的精度。
[0154]这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
【权利要求】
1.一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于，所述电涡流传感器包括:电涡流探头、电涡流电路，电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块； 所述电涡流探头与振荡器模块连接；振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块依次连接，或者振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块依次连接，温度补偿模块连接振荡器模块或检波模块或输出缓冲级模块； 所述电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场，当这一交变磁场的有效范围内有金属导体移动，磁场会随金属移动变化而变化，从而将这一变化转换成电压或电流变化并传递到监测系统的采集器模块； 所述电涡流探头采用绕在宽温铁氧体磁芯的线圈； 所述振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第九电阻R9、第十电阻R10，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第七电容C7、第八电容C8，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ； 其中，第七电容C7的第一端连接电源VDD，第二端接地；第八电容C8的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二端接地；第七电容C7和第八电容C8和第九电阻R9对电源VDD进行滤波；第十电阻RlO增强电路稳定性作用； 第一电阻Rl的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接第十电阻RlO的第一端，第十电阻RlO的第二端连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压； 第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地； 放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接第十电阻RlO的第一端，第一电容Cl的第二端接地； 所述检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号，并输出到温度补偿模块； 检波模块主要包括第一二极管Dl、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ； 其中，第五电容C5的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地； 第一二极管Dl、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用； 所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6、第i^一电阻R11、第十二热敏电阻R12、第十三电阻R13 ； 所述第四电阻R4的第一端连接第二二极管D2的负极、第六电容C6的第一端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端、第十一电阻Rll的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；第十一电阻Rll的第二端分部连接第十二热敏电阻R12的第一端、第十三电阻R13的第一端,第十二热敏电阻R12的第二端、第十三电阻R13的第二端接地； 所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十四电阻R14、第十五电阻R15，第九电容C9、第十电容ClO ； 其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路； 运算放大器Ul的正极连接第四电阻R4的第二端，运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端、第十四电阻R14的第一端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端；第十四电阻R14的第二端分别连接第九电容C9的第一端、第十五电阻R15的第一端、第十电容ClO的第一端,第九电容C9的第二端、第十五电阻R15的第二端、第十电容ClO的第二端接地； 所述温度补偿模块用以对由于温度变化对电涡流传感器或/和振荡器模块产生的影响进行补偿；温度补偿模块用以补偿放大三极管Ql和电涡流线圈LI ;按照三极管物理特性，三极管随着温度由低到高，三极管的PN结变窄，则使三极管放大倍系数β增大；放大三极管Ql随着温度由低到高，放大三极管Ql的集电极电流不断增大，最终导致输入放大器Ul的电压信号随着温度由低到高而增大；电涡流线圈LI由于选材和其物理特性随着温度由低到高所输出的电压信号也是在增大的；而温度补偿电路中第六电阻R6和第十二电阻R12是热敏电阻(NTC)，随着温度由低到高，第六电阻R6和第十二电阻R12的阻值由大到小，造成第六电阻R6，第i^一电阻RlI，第十二电阻R12，第十三电阻R13组成的电阻网络整体阻值变小，由于阻值变小，电流不变，根据U = IR，电压信号则变小，输入运算放大器Ul的电压信号就变小；随着温度的由低到高，放大三极管Ql放大系数变大，电涡流线圈LI输出特性所造成电压信号变大，同时温度补偿电路所调整的电压信号变小，这样一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，使的输入运算放大器Ul以及输出的电压信号受温度影响降低或者不受温度影响；反之，温度由高到低，放大三极管Ql放大系数减小，电涡流线圈LI输出使电压信号变小，而热敏电阻阻值温度变低而阻值变大使得电压信号变大，依然是一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，电压信号趋于稳定，受温度影响变小。
2.一种用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于，所述电涡流传感器包括:电涡流探头、电涡流电路，所述电涡流探头与电涡流电路连接；电涡流电路包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块； 所述电涡流传感器利用高频振荡电流通过电涡流探头，在电涡流探头的头部产生交变的磁场，当这一交变磁场的有效范围内有金属导体移动，磁场会随金属移动变化而变化，从而将这一变化转换成电压或电流变化并传递到监测系统的采集器模块； 所述振荡器模块负责产生振荡信号，并输出到检波模块；当接收到电涡流探头由于金属导体移动产生的磁场变化后，使输出的交流电压幅值产生相应的变化； 所述检波模块用以将振荡器模块输出的交流电压信号整流滤波成稳定的直流电压信号; 所述温度补偿模块用以对由于温度变化对电涡流传感器或/和振荡器模块产生的影响进行补偿； 所述输出缓冲级模块用以将上一级的直流电压信号放大输出。
3.根据权利要求2所述的用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于: 所述振荡器模块主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第九电阻R9、第十电阻R10，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第七电容C7、第八电容C8，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ； 其中，第七电容C7的第一端连接电源VDD，第二端接地；第八电容C8的第一端通过第九电阻R9连接电源VDD，第二端接地；第七电容C7和第八电容C8和第九电阻R9对电源VDD进行滤波；第十电阻RlO增强电路稳定性作用； 第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接第十电阻RlO的第一端，第十电阻RlO的第二端连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压； 第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地； 放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载； 第一电容Cl为旁路电容,第一电容Cl的第一端连接第十电阻RlO的第一端,第一电容Cl的第二端接地； 所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ;其中，第五电容C5的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管D1、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用； 所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6、第十一电阻、第十二热敏电阻R12、第十三电阻R13 ;所述第四电阻R4的第一端连接第二二极管D2的负极、第六电容C6的第一端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端、第^ 电阻Rll的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；第十一电阻Rll的第二端分部连接第十二热敏电阻R12的第一端、第十三电阻R13的第一端，第十二热敏电阻R12的第二端、第十三电阻R13的第二端接地； 所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十四电阻R14、第十五电阻R15，第九电容C9、第十电容ClO ;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；运算放大器Ul的正极连接第四电阻R4的第二端，运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端、第十四电阻R14的第一端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端；第十四电阻R14的第二端分别连接第九电容C9的第一端、第十五电阻R15的第一端、第十电容ClO的第一端,第九电容C9的第二端、第十五电阻R15的第二端、第十电容ClO的第二端接地。
4.根据权利要求3所述的用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于: 所述温度补偿模块用以补偿放大三极管Ql和电涡流线圈LI ； 按照三极管物理特性，三极管随着温度由低到高，三极管的PN结变窄，则使三极管放大倍系数β增大；放大三极管Ql随着温度由低到高，放大三极管Ql的集电极电流不断增大，最终导致输入放大器Ul的电压信号随着温度由低到高而增大； 电涡流线圈LI由于选材和其物理特性随着温度由低到高所输出的电压信号也是在增大的； 而温度补偿电路中第六电阻R6和第十二电阻R12是热敏电阻(NTC)，随着温度由低到高，第六电阻R6和第十二电阻R12的阻值由大到小，造成第六电阻R6、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13组成的电阻网络整体阻值变小，由于阻值变小，电流不变，根据U = IR，电压信号则变小，输入运算放大器Ul的电压信号就变小； 随着温度的由低到高，放大三极管Ql放大系数变大，电涡流线圈LI输出特性所造成电压信号变大，同时温度补偿电路所调整的电压信号变小，这样一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，使的输入运算放大器Ul以及输出的电压信号受温度影响降低或者不受温度影响； 反之，温度由高到低，放大三极管Ql放大系数减小，电涡流线圈LI输出使电压信号变小，而热敏电阻阻值温度变低而阻值变大使得电压信号变大，依然是一个电压呈增大趋势，一个电压呈减少趋势，两两相互中和抵消，电压信号趋于稳定，受温度影响变小。
5.根据权利要求2所述的用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于: 所述电涡流探头采用绕在宽温铁氧体磁芯的线圈； 所述振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、输出缓冲级模块依次连接； 所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ;其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地； 所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ;其中，第五电容C5的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管D1、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用； 所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6 ;所述第四电阻R4的第一端连接第二二极管D2的负极、第六电容C6的第一端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地； 所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8 ;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；运算放大器Ul的正极连接第四电阻R4的第二端，运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端。
6.根据权利要求2所述的用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于: 所述温度补偿模块连接振荡器模块，振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块依次连接； 所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第三电阻R3，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ;所述温度补偿模块连接振荡器模块，温度补偿模块包括第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6 ； 其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第一电阻Rl的第二端连接第五电阻R5的第一端、第一电容Cl的第一端、放大三极管Ql的基极；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地；第二电容02、第三电容03、第四电容(:4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地； 所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ;其中，第五电容C5的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管D1、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用； 所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十六电阻R16、第十七电阻R17 ;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；第十六电阻R16的第一端连接第二二极管D2的负极，第十六电阻R16的第二端连接第十七电阻R17的第一端、运算放大器Ul的正极，第十七电阻R17的第二端接地；运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端。
7.根据权利要求2所述的用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于: 所述振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块、温度补偿模块依次连接； 所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ;其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第二电阻R2的第二端接地，第一电阻Rl的第二端、第二电阻R2的第一端分别连接放大三极管Ql的基极，为放大三极管Ql提供偏置电压；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地； 所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ;其中，第五电容C5的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管D1、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用； 所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十六电阻R16、第十七电阻R17 ;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；第十六电阻R16的第一端连接第二二极管D2的负极，第十六电阻R16的第二端连接第十七电阻R17的第一端、运算放大器Ul的正极，第十七电阻R17的第二端接地；运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端; 所述温度补偿模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6 ;所述第四电阻R4的第一端连接运算放大器Ul的输出端，第四电阻R4的第二端连接第五电阻R5的第一端、电润流传感器的信号输出端；第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端，第六热敏电阻R6的第二端接地。
8.根据权利要求2所述的用于道岔转辙机表示杆缺口宽度监测的电涡流传感器，其特征在于: 所述温度补偿模块连接振荡器模块，振荡器模块、检波模块、输出缓冲级模块依次连接； 所述振荡器模块采用电容三点式振荡器原理，主要包括第一电阻R1、第二电阻R2，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，放大三极管Q1，以及涡流线圈LI ;所述温度补偿模块连接振荡器模块，温度补偿模块包括第五电阻R5、负温度系数的第六热敏电阻R6 ； 其中，第一电阻Rl的第一端连接电源VDD，第一电阻Rl的第二端连接第二电阻R2的第一端、第一电容Cl的第一端、放大三极管Ql的基极；第二电阻R2的第二端接地；第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、涡流线圈LI组成三点式振荡电路；第二电容的第一端连接涡流线圈LI的第一端、电源VDD，第二电容C2的第二端连接放大三极管Ql的集电极；第三电容C3的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第三电容C3的第二端、第四电容C4的第一端连接放大三极管Ql的发射极，第四电容C4的第二端接地；放大三极管Ql的发射极连接第五电阻R5的第一端,第五电阻R5的第二端连接第六热敏电阻R6的第一端,第六热敏电阻R6的第二端接地；放大三极管Ql起放大振荡信号的作用；第三电阻R3的第一端连接放大三极管Ql的发射极，作为放大三极管Ql的工作负载；第一电容Cl为旁路电容，第一电容Cl的第一端连接放大三极管Ql的基极，第一电容Cl的第二端接地； 所述检波模块主要包括第一二极管D1、第二二极管D2,第五电容C5、第六电容C6 ;其中，第五电容C5的第一端连接涡流线圈LI的第二端，第五电容C5的第二端连接第一二极管Dl的负极、第二二极管D2的正极；第一二极管Dl的第二端接地，第二二极管D2的负极连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端接地；第一二极管D1、第二二极管D2是开关管，第五电容C5起隔离直流作用，第六电容C6起滤波作用； 所述输出缓冲级模块包括运算放大器U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第十六电阻R16、第十七电阻R17;其中，运算放大器Ul主要是起隔离功能，将输出缓冲级模块与电涡流电路中的其他三个部分隔离开来；第七电阻R7、第八电阻R8是运算放大器Ul的负反馈电路；第十六电阻R16的第一端连接第二二极管D2的负极，第十六电阻R16的第二端连接第十七电阻R17的第一端、运算放大器Ul的正极，第十七电阻R17的第二端接地；运算放大器Ul的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；运算放大器Ul的输出端连接第八电阻R8的第二端，第八电阻R8的第一端连接运算放大器Ul的负极、第七电阻R7的第一端。
9.一种道岔转辙机表示杆缺口宽度监测系统，其特征在于，所述监测系统包括: 权利要求1至8之一所述的电涡流传感器； 采集器，连接一个或多个电涡流传感器，用以采集所述电涡流传感器输出的数据； 远程监测中心，连接一个或多个采集器，接收所述采集器发送的数据。
10.根据权利要求9所述的监测系统，其特征在于: 所述采集器包括第一微处理器、第一数据存储模块、Α/D采集模块、第一电力载波模块、第一电源模块； 所述第一数据存储模块、Α/D采集模块、第一电力载波模块、第一电源模块分别与第一微处理器连接；所述采集器通过Α/D采集模块连接所述电涡流传感器，获取缺口宽度的数据。
【文档编号】G01B7/02GK104197821SQ201410460759
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】张长生, 王予平, 赵建明, 吴旺生, 陈志雄, 魏涛, 刘玉玲 申请人:中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司, 赵建明