专利名称：接触网静态参数智能测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量装置，具体地说是一种接触网静态参数智能测量仪。
背景技术：
接触网是电气化铁路重要的直接行车设备，是向电力机车和电动车组等安全可靠供电的特殊输电线路。因此接触网在铁路沿线上方所处的位置需要经常地进行检测和修正，以保证铁路车辆的安全可靠运行。而接触网检测的两个主要指标就是接触网的导线高度和拉出值。
早期的测量方式是采用绝缘杆法测量，属于接触式测量，其测量误差大，并存在有安全隐患。后来采用有光学测量仪和激光测距机等非接触式测量装置进行检测。使用这些装置在测量接触网过程中的安全性得以提高，但仍存在有测量误差较大和受外界光线、气候影响等不利因素。CN96248241号专利公开了一种“超声波接触网测量仪”，它是由测试支架和移动滑块与光路及测距电路组成，在测试支架上设置有测脚，测脚与钢轨相接触，以使测量装置定位，在测试支架上还设有水平气泡、超高测量尺及调中旋钮。测量主机与移动滑块相接，并配有12只轴承，以方便将测量主机移位到测试支架的中心，并与支架垂直。在测量主机内装有透镜、直角棱镜、折光镜及成像板等，主机中有超声波测距电路以发射、接收超声波脉冲信号，然后进行积分运算，结果送显示器显示。使用这种装置测量，当测量装置本身的位置调准后，其测量精度高；另外使用时安全性好，且使用寿命长。但所存在的不足是测量操作步骤繁琐，且有较多的人为调整因素存在，因此无法真正保证测量的高精度。
实用新型内容本实用新型的目的就是提供一种操作简便、可真正保证高精度测量的接触网静态参数智能测量仪。
本实用新型是这样实现的接触网静态参数智能测量仪是在测试支架上设置有测量主机和超声波探头，支架两端设置测脚，所改进之处是超声波探头有两个，分别位于测试支架的两端，两超声波探头向内倾斜并分时工作，每个超声波探头中的超声波发射和接收传感器分别通过发射驱动电路、回波接收放大电路和脉冲整形电路与测量主机中的中央处理器相连接。将本装置放置在铁路的两根钢轨之问，测试支架两端的测脚卡在钢轨内侧，支架两端的超声波探头分别位于两根钢轨的上方并向内倾斜。通过测量主机控制两端的两个超声波探头分别向钢轨上方的接触网导线发射超声波脉冲信号，并接收回波，然后根据发射和接收信号的时间差以及超声波的波速，即可通过测量主机分别计算出该检测点钢轨上方的接触网导线到两超声波探头间的距离。该距离为超声波波速与发射、回收时间差之乘积的一半。最后再根据三角函数的余弦定理，即可计算出接触网导线的高度值并同时确定出导线到测试支架上的垂点，由两根钢轨中点至导线垂点之间的距离，即可准确测算出接触网静态参数中的拉出值。
本实用新型中的超声波探头位于测量主机之外，因而无需在测试支架上进行测量主机的人工移动和调整，只要在钢轨上放置并固定好本检测装置之后，通过两端的两个超声波探头的分时工作，即可简便、自动、直接地检测出接触网的静态参数。由于测量过程无人干预和调整，可直接进行测量，所以测量操作过程十分简便，工作效率提高，且最大限度地消除了人为因素对测量结果的影响。使用超声波探头测量，对环境气候条件和光线情况无特殊要求，且不受任何影响，保证了全天候的接触网静态参数的检测，方便了实际工作的需要，是一种更为先进、方便和实用的接触网静态参数安全测量装置，对保障电力机车、电动车组的可靠、安全、正点运行，具有重要的推动和保障作用。


图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型测量主机的电路框图。
图3是超声波探头的电路框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型测量仪的测试支架2采用标准的铝合金轨距尺，在支架两端的底面设有卡接钢轨内侧的测脚5，在支架两端的顶面设有向内侧倾斜的支块，支块上分别装有两个超声波探头1、4。在支架2上还固定有测量主机3，两超声波探头1、4与测量主机3电连接，并受控分时工作。
图2中，测量主机3由单片机和外围电路构成中央处理器，操作键盘、左右超声波探头、温度测量电路、显示器、时钟电路、存储和串行通信电路与中央处理器相接。这其中所设置的温度测量电路，是用于检测环境温度，以在高精度检测时或环境温度对超声波波速影响较大时，自行调用温度补偿子程序，以对超声波波速的测量数据进行温度补偿，实现本测量仪的温度补偿功能。
操作键盘与液晶显示器为本测量仪的人机对话接口，将操作指令传送到中央处理器，并将中央处理器的工作状态及测试数据显示在显示器上。
本测量仪的测量结果可以杆号函数的形式存储于测量主机内，事后可以查询，也可通过测量主机内的串行通信电路与计算机联机，由计算机对本次所有的检测数据进行统计处理和打印输出，从而降低测量人员的工作强度，提高工作效率。
通过上述方式，即可实现本装置的智能化自动高精度测量和统计处理。
在图3中，每个超声波探头中均包括有超声波发射传感器6和超声波接收传感器7，每个超声波探头中的发射传感器6通过发射驱动电路接中央处理器中89C58单片机的P1.1脚或P1.2脚；接收传感器7通过回波接收放大电路和脉冲整形电路接单片机的T0或T1脚。40KHz的超声波脉冲信号由单片机的P1.1或P1.2脚送出，经功率放大，驱动两个超声波发射传感器6，分时发出40KHz的超声波脉冲。两超声波接收传感器7将从目标反射的超声波回波信号接收，并转换为电压信号，再经回波接收放大电路放大后，输入脉冲整形电路(该电路可由阀值可调的比较器构成)，再分别送至单片机的T0或T1端口，作为中断请求信号，使中央处理器进行计时和测量运算。分时工作方式可避免两超声波探头的相互影响，是两超声波探头进行可靠工作和准确测量的基本保证。为提高测量精度，还可采用一点多次测量的方式，将测量数据经两次数字滤波后，完成测量工作。
图3中，在中央处理器上接有模拟电源控制电路，其输出分接超声波探头中的发射驱动电路、回波接收放大电路和脉冲整形电路中的电源接线端上。模拟电源电路用以使电耗较大的超声波探头只有在测量需要时启动并工作，而在其他非测量工作状态下则处于关闭状态。这样可以降低本测量仪的整机消耗，延长电池的使用寿命。
权利要求1.一种接触网静态参数智能测量仪，在测试支架(2)上设置有测量主机(3)和超声波探头(1、4)，支架两端设置测脚(5)，其特征在于超声波探头有两个，分别位于测试支架(2)的两端，两超声波探头向内倾斜并分时工作，每个超声波探头中的超声波发射和接收传感器(6、7)分别通过发射驱动电路、回波接收放大电路和脉冲整形电路与测量主机(3)中的中央处理器相连接。
2.根据权利要求1所述的接触网静态参数智能测量仪，其特征在于测量主机(3)由单片机和外围电路构成中央处理器，操作键盘、左右超声波探头、温度测量电路、显示器、时钟电路、存储器和串行通信电路与中央处理器相接。
3.根据权利要求2所述的接触网静态参数智能测量仪，其特征在于在中央处理器上接有模拟电源电路，其输出分接超声波探头中的发射驱动电路、回波接收放大电路和脉冲整形电路中的电源接线端。
专利摘要本实用新型涉及一种电气化铁路接触网静态参数智能测量装置，其结构是在测试支架上设置有测量主机和超声波探头，支架两端设置测脚，所改进之处是超声波探头有两个，分别位于测试支架的两端，两超声波探头向内倾斜，每个超声波探头中的超声波发射和接收传感器分别通过发射驱动电路、回波接收放大电路和脉冲整形电路与测量主机中的中央处理器相连接。本实用新型无需进行测量主机的移动和调整，两个超声波探头的分时工作，可直接进行测量，操作过程十分简便，工作效率提高，消除了人为因素对测量结果的影响。对保障电力机车、电动车组的可靠、安全、正点运行，具有重要的推动和保障作用。
文档编号G01N29/00GK2660531SQ20032011139
公开日2004年12月1日 申请日期2003年12月19日 优先权日2003年12月19日
发明者任建祖 申请人:任建祖