高温超导磁悬浮车速度测量仪的研制

摘要

高温超导磁悬浮车高速运行时，必须实时检测运动速度作为车体运动控制依据。就此，本文详细介绍了速度测量仪的设计过程。 首先分析了各种测速方法，根据车体的运行环境，选择光电检测方式。光电检测是一种很有效的检测方式，可以屏蔽强磁场对传感器的干扰，且光的高速特性可以保证检测的实时性。 然后，提出了四种测速方案及其总体结构设计，考虑设计成本，选择车载反射式测速和地面直射式测速来实现。采用将检测信号转化为脉冲信号，比转化为数字信号更快更简洁，适宜于低功耗，低成本和小体积的设计。 车载测速仪由电源、传感器板、主板、通信板组成。车载传感器板通过硅光电池检测轨道标志的反射光信号，运放将信号放大并转换成电压信号，再通过脉冲整形转化为脉冲信号，实现了轨道标志的检测。主板对脉冲信号测量通过计算得到速度值。通信板主要是扩展单片机的串口为三个串口，使系统与外围设备实现RS232通信，485总线通信和无线通信。系统的通信都是基于串口中断服务程序，该程序实现了串口扩展芯片的驱动。 地面测速仪由电源、传感器阵列、主板、通信板组成，光源安装在车体上。地面沿轨道铺设光敏三极管，起光电开关的作用，将车载直射光信号转换为高电平信号，再通过主板脉冲整形电路转化为脉冲信号。地面主板对脉冲的测量与车载主板相似，地面通信板与车载通信板的设计也相近。 软件由动态显示模块、脉冲计数测速、脉冲捕获测速和系统通信组成。动态显示模块完成速度值的显示。软件实现了两种测速方式。一种是脉冲计数测速，另一种是脉冲捕获测速。 系统经过调试，能够正常工作。对车载测速仪，其有效作用距离为5mm-25mm，经模拟测试，若轨道检测标志间距以0.1m计算，测量速度范围为0-600Km/h，测量精度为±0.1m/s。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

第2章 速度测量

第3章 系统总体设计

第4章 系统硬件设计

第5章 系统软件设计

第6章 系统调试

第7章试验结果和分析

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

附录1 RS-485标准简介

附录2测量仪照片