光電式速度傳感器的工作原理及常見故障處理

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1、光電式速度傳感器的工作原理及常見故障處理宋霄薇1，呂藝2(1．河南科技大學，河南洛陽2．鄭州鐵路局，河南鄭州471003;450000)摘要:本文以TQG15型光電式速度傳感器為例，介紹了LKJ2000型列車監(jiān)控記錄裝置中光電式速度傳感器的工作原理，并分析該類型傳感器在日常運用中發(fā)生故障的原因。關鍵詞:TQG15;光電式速度傳感器;LKJ2000;輸出脈沖LKJ2000型列車運行監(jiān)控記錄裝置是在借鑒國內(nèi)外列車超速防護及列車控制技術的基礎上，結合我國鐵路運輸組織方式、運輸設備技術狀態(tài)而自行研發(fā)，具備自主知識產(chǎn)權的新型列車超速防護

2、設備。該裝置在列車運行時，按前方信號顯示狀態(tài)，根據(jù)列車速度計算走行距離并產(chǎn)生控制模式曲線。其速度信息來自安裝在機車輪對軸頭上的光電式速度傳感器，目前以TQG15型較為常見。1工作原理光電式速度傳感器首先利用機械傳動方式，將機車輪對的轉動(轉速)轉變?yōu)楣馔康淖兓?，再通過光電轉換元件將光通量的變化轉換成電量變化，即把光脈沖變成電脈沖，通過對電脈沖的計數(shù)最終換算成列車運行速度。光電轉換元件的工作原理是光電效應，即當光照射某種物質時，若入射的光子能量hv足夠大，致使電子逸出物質表面，或者電阻(電導率)發(fā)生變化，或者產(chǎn)生光生電動勢的現(xiàn)

3、象。1．1機械部分原理光電式速度傳感器通過轉軸及萬向聯(lián)軸傳動機構實現(xiàn)與機車車軸的緊密連接和同步轉動，內(nèi)部是由裝在轉軸上的帶孔或光柵的旋轉盤、光源、光接收器等主要部件組成。旋轉盤與轉軸緊固連接并隨機車車軸同步轉動，光源、光接收器安置在旋轉盤兩側并固定在底座上。如圖1所示。(a)光線被遮住，接收器無信號(b)光線未被遮住，接收器有信號圖1光電式速度傳感器原理圖電氣部分原理光電式傳感器的固定光源(發(fā)光二極管)與固定1．2光接收器(光敏三極管)，均分別固封于傳感器內(nèi)部旋轉片兩側、位置對應的兩工作柱內(nèi)，不能拆卸。機車車軸帶動光電式速度傳

4、感器轉軸同步轉動時，光源發(fā)出的連續(xù)光(紅外光)通過旋轉盤上的通孔或光柵形成光脈沖并照射到光接收器上，由于光電效應，使光敏器件感光并產(chǎn)生電脈沖。轉軸連續(xù)轉動，光敏器件就輸出一系列與轉速及旋轉盤上通孔/光柵數(shù)成比例的電脈沖數(shù)，電脈沖經(jīng)后續(xù)處理電路的放大整形后，輸出與轉速成比例的方波脈沖序列。在通孔/光柵數(shù)一定的情況下，電脈沖數(shù)和轉速成正收稿日期:2012－04－20作者簡介:宋霄薇(1971－)，女，河南洛陽人，河南科技大學講師，研究領域為傳感器。呂藝(1972－)，男，河南洛陽人，鄭州鐵路局電務處工程師，研究領域為列車運行監(jiān)控裝

5、置。36比。其電氣原理圖如圖2所示。15VDC工作電源無輸出、上車電纜或傳感器電纜內(nèi)斷線、電連接器接觸不良或損壞、電纜連線與模塊連線脫焊等電源及連接電路故障造成速度傳感器無工作電源。2．4停車有速度(1)由于速度傳感器自帶電纜或上車電纜破皮銅線裸露受外界電磁干擾，造成信號竄入引起。(2)上車電纜屏蔽層不良、屏蔽線接觸不良或未接。(3)上車電纜存在斷線，停車時正好停在速度傳感器輸出高電平時，在機車或外界的震動下電纜時斷時通。圖2光電式速度傳感器電氣原理圖為增加傳感器的復用性，可在傳感器內(nèi)部同時設立若干組光源和光接收器以增加速度采

6、樣的通道數(shù)量，每組作為一個通道對外輸出速度信號。1．3轉速、速度計算當旋轉盤隨轉軸轉動時，每轉一周，光敏器件感應并輸出與旋轉盤通孔/光柵數(shù)相等的電脈沖個數(shù)，根據(jù)單位測量時間t(s)內(nèi)的脈沖數(shù)N就可計算出機車輪對的轉速n(轉/s)為2．5維護與維修要點在日常維護工作中應加強運行記錄數(shù)據(jù)文件的檢索分析和設備使用人員的信息收集，利用地面分析、測試手段及時發(fā)現(xiàn)、處理設備故障。對設備安裝狀態(tài)、外部裸露連接電纜和中間過渡設備進行定期檢查，發(fā)現(xiàn)破損應及時更換。在日常維修工作中應在無塵的環(huán)境中裝拆傳感器，絕對禁止在有灰塵和霧氣的環(huán)境中裝拆。拆

7、蓋后應用干凈的布蓋住光柵片和斷續(xù)器。在維修過程中，切忌碰撞光柵片，且應輕拿輕放。不是模塊的故障，不應隨便松動模塊的緊固螺釘。3結束語光電式速度傳感器是LKJ2000型列車運行監(jiān)控裝置中用于檢測機車運行速度的重要組成設備，是監(jiān)控裝置防止列車冒進信號、運行超速事故的前提和保障。隨著運輸組織、列車運行監(jiān)控裝置技術的進一步發(fā)展，光電式速度傳感器必須適應高速、重載的要求，適應多機型使用、抗干擾性能高的要求，使其在各種工作環(huán)境下保證正常的技術性能。參考文獻［1］楊志剛．LKJ2000型列車運行監(jiān)控記錄裝置［M］．北京:中國鐵道出版社，20

8、03．［2］楊志剛．列車運行監(jiān)控記錄裝置［M］．北京:中國鐵道出版社，1999．［3］李陸新．機車軸端光電式轉速傳感器的改進設計［J］．機車電傳動，2003(1):59－61．［4］王雪文．傳感器原理及應用［M］．北京:北京航天航空大學出版社，2004．［5］陳安宇．醫(yī)用傳感