專利名稱：無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容在線主動測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種補(bǔ)償電容測量裝置，特別是涉及一種無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容在線主動測量裝置。
背景技術(shù)：
目前，通用的電橋法電容測量設(shè)備以及UM71軌道電路配套的專用的測量設(shè)備都無法在線測量無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容，只能將補(bǔ)償電容卸下后進(jìn)行離線測量。對于軌道上運(yùn)行的列車，補(bǔ)償電容離線測量存在著巨大的安全隱患。而目前專用的UM71型無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容在線測量設(shè)備雖可進(jìn)行在線測量，但由于均采用被動測量方式，對鉗型電流傳感器的分辨能力要求很高，提高了設(shè)備復(fù)雜度，大大增加了設(shè)備的成本，并且設(shè)備體積較大，不便于攜帶。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容在線主動測量裝置，該裝置生產(chǎn)成本低，便于攜帶，且使用安全可靠。
該裝置主要由信號發(fā)生模塊、驅(qū)動電路模塊、信號采集模塊、單片機(jī)和顯示模塊組成。信號發(fā)生模塊產(chǎn)生穩(wěn)定的激勵信號，經(jīng)驅(qū)動電路模塊進(jìn)行功率放大后，通過測量探頭主動激勵補(bǔ)償電容。信號采集模塊通過同一測量探頭采集補(bǔ)償電容對給定激勵的響應(yīng)，通過電壓跟隨器、濾波、放大模塊進(jìn)行處理后，送至單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并進(jìn)行峰值檢測，并將峰值數(shù)據(jù)標(biāo)定為相應(yīng)的電容值，最后將電容值通過顯示模塊進(jìn)行顯示。
本發(fā)明的有益效果是該測量裝置可進(jìn)行在線測量，降低了員工勞動強(qiáng)度，排除由于拆除補(bǔ)償電容導(dǎo)致的安全隱患。裝置采用了主動測量方法，減少了測試探頭數(shù)量，使用方便、靈活。由于沒用采用環(huán)形電流傳感器，因而生產(chǎn)成本大幅度降低。裝置體積小、重量輕、便攜性好，一個員工可獨(dú)立完成測試工作?？箿囟?、電磁干擾能力強(qiáng)。


圖1為無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容測試裝置及其與無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容連接的工作原理圖；圖2為測量裝置的信號發(fā)生模塊及驅(qū)動電路模塊原理圖；圖3為測量裝置的信號采集模塊原理圖。
在圖1、圖2和圖3中，1.鋼軌，2.補(bǔ)償電容，3.信號發(fā)生模塊，4.驅(qū)動電路模塊，5.信號采集模塊，6.單片機(jī)，7.顯示模塊，8.測量探頭，9.晶體振蕩器，10、11.十進(jìn)制計數(shù)器，12.二分頻模塊(包含兩級D觸發(fā)器12A、12B)，13.達(dá)林頓管，14.雙邊驅(qū)動電路，15.電壓跟隨器，16.帶通濾波、放大模塊。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明公開的一個實(shí)施例，由驅(qū)動電路模塊4對信號發(fā)生模塊3產(chǎn)生的激勵信號進(jìn)行功率放大，由測量探頭8的信號輸出端A和公共地端B將放大后的信號連接到鋼軌1之間的補(bǔ)償電容2的兩端引線上，對補(bǔ)償電容2進(jìn)行主動激勵。信號采集模塊5通過測量探頭8的A、B兩端采集補(bǔ)償電容2對主動激勵的響應(yīng)信號，并在信號采集模塊5中對其進(jìn)行濾波、放大，再將處理后的信號送到單片機(jī)6中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和峰值檢測。將峰值數(shù)據(jù)標(biāo)定為對應(yīng)的電容值，并由單片機(jī)6送至顯示模塊7進(jìn)行顯示，員工根據(jù)測量到的電容值決定電容是否需要更換。
信號發(fā)生模塊3由帶溫度補(bǔ)償?shù)?MHz石英晶體振蕩器9、兩級十進(jìn)制計數(shù)器10、11以及二分頻模塊12組成(見圖2)，將石英晶體振蕩器9的輸出端CLK與兩級十進(jìn)制計數(shù)器10、11的時鐘端CLK相連，第一級十進(jìn)制計數(shù)器10的進(jìn)位端RCO與第二級十進(jìn)制計數(shù)器的ENT和ENP端相連，實(shí)現(xiàn)100分頻器，再將11的進(jìn)位輸出端RCO與二分頻模塊12中的第一級D觸發(fā)器12A的時鐘端CLK相連接，將第一級D觸發(fā)器12A的輸出端Q與第二級D觸發(fā)器的時鐘端CLK相連，這樣兩個D觸發(fā)器12A、12B就在本系統(tǒng)中構(gòu)成了一個二分頻模塊12，第二級D觸發(fā)器的輸出端Q上就得到了10kHz方波激勵信號。功率放大模塊4由達(dá)林頓管13和雙邊驅(qū)動電路14組成。將第二級D觸發(fā)器12B的輸出端Q通過限流電阻與達(dá)林頓管13的基極相連接，達(dá)林頓管13的集電極與+5V電源相連，達(dá)林頓管13的發(fā)射極輸出的信號就是對10kHz方波激勵信號的功率放大信號。達(dá)林頓管13的發(fā)射極與由1Ω和2Ω電阻構(gòu)成的雙邊驅(qū)動電路14的上端連接，2Ω電阻的另一端接地，1Ω電阻的另一端接測量探頭8的A端，測量探頭8的B端接地，測量探頭8的A端與補(bǔ)償電容2的一端引線相連，測量探頭8的B端與補(bǔ)償電容2的另一端引線相連，因此1Ω電阻、測量探頭8、補(bǔ)償電容2串聯(lián)接地。這樣主動激勵信號就加到了補(bǔ)償電容2的兩端。
信號采集模塊5通過將測量探頭8的A端接點(diǎn)與電壓跟隨器15的反相輸入端A相連接，然后將電壓跟隨器15的輸出端B通過電阻與帶通濾波、放大模塊16的輸入端INA相連(見圖3)，對采集到的信號進(jìn)行濾波和放大，得到10kHz單頻正弦信號，并由帶通濾波、放大模塊16的輸出端BPOD將其輸入到單片機(jī)6的A/D輸入端。
單片機(jī)6在程序控制下對輸入的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并求出10kHz正弦信號的峰值，通過標(biāo)定將峰值信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電容值，再將電容值輸出到顯示模塊進(jìn)行顯示，顯示模塊采用LCD。
權(quán)利要求
1.一種無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容在線主動測量裝置，其特征是所述裝置的信號發(fā)生模塊(3)的石英晶體振蕩器9的輸出端CLK與兩級十進(jìn)制計數(shù)器(10、11)的時鐘端CLK相連；第一級十進(jìn)制計數(shù)器(10)的進(jìn)位端RCO與第二級十進(jìn)制計數(shù)器(11)的ENT和ENP端相連；第二級十進(jìn)制計數(shù)器(11)的進(jìn)位輸出端RCO與二分頻模塊(12)中的第一級D觸發(fā)器(12A)的時鐘端CLK相連接；第二級D觸發(fā)器(12B)的輸出端Q通過限流電阻與達(dá)林頓管(13)的基極相連接；達(dá)林頓管(13)的發(fā)射極與由1Ω和2Ω電阻構(gòu)成的雙邊驅(qū)動電路(14)的上端連接，1Ω電阻的另一端接測量探頭(8)的A端，測量探頭8的B端接地；測量探頭(8)的A端接點(diǎn)與電壓跟隨器(15)的反相輸入端A相連接，電壓跟隨器(15)的輸出端B通過電阻與帶通濾波、放大模塊(16)的輸入端INA相連；帶通濾波、放大模塊(16)的輸出端BPOD接到單片機(jī)(6)的A/D輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容在線主動測量裝置，其特征是測量探頭(8)的A端與補(bǔ)償電容(2)的一端引線相連，測量探頭(8)的B端與補(bǔ)償電容(2)的另一端引線相連，1Ω電阻、測量探頭(8)和補(bǔ)償電容(2)串聯(lián)接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容在線主動測量裝置，其特征是第一級D觸發(fā)器(12A)的輸出端Q與第二級D觸發(fā)器(12B)的時鐘端CLK相連，兩個D觸發(fā)器(12A、12B)構(gòu)成一個二分頻模塊(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容在線主動測量裝置，其特征是2Ω電阻的另一端接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容在線主動測量裝置，該裝置包括信號發(fā)生模塊(3)、驅(qū)動電路模塊(4)、信號采集模塊(5)、單片機(jī)(6)和顯示模塊(7)。其特征是由驅(qū)動電路模塊(4)中的功率放大器對信號發(fā)生模塊(3)中石英晶體振蕩器(9)及計數(shù)、分頻電路產(chǎn)生的穩(wěn)定信號進(jìn)行功率放大，并通過雙邊驅(qū)動電路中一邊的測量探頭(8)主動激勵補(bǔ)償電容(2)，由信號采集模塊(5)通過電壓跟隨器和帶通濾波、放大模塊(16)采集測量探頭(8)上補(bǔ)償電容(2)對激勵的響應(yīng)，送至單片機(jī)(6)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、峰值檢測和電容標(biāo)定，再由顯示模塊(7)進(jìn)行電容值顯示。該裝置工作穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，生產(chǎn)成本成本低，便于攜帶。
文檔編號G01R31/28GK1962338SQ200610102210
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者孔令富, 韓佩富, 李林 申請人:燕山大學(xué)