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轨道计轴传感器电磁系统的分析与研究
| 论文题名： | 轨道计轴传感器电磁系统的分析与研究 |
| 关键词： | 有限元法;磁场分析;轨道计轴传感器;电磁系统;检测效果 |
| 摘要： | 计轴传感器是保证铁路系统安全运营的最重要的信号检测设备,它通过对车轮的检测来判断铁路区段的占用或空闲。电磁系统作为计轴传感器的核心部分直接决定着对车轮的检测效果。对计轴传感器的电磁系统进行分析与研究,计算出其磁场的分布和变化规律是计轴传感器研发与优化的重要依据。 本文首先研究了计轴传感器电磁场的数学模型,推导出计轴传感器电磁场的约束方程组,进而根据似稳场的判定条件对计轴传感器的电磁场的性质进行了判定。在此基础上,通过场方程阐述了计轴传感器的工作原理,并引入了矢量磁位,利用矢量磁位推导出了计轴传感器磁场的偏微分方程组。 其次,对计轴传感器电磁系统的传感装置进行了设计,确定了励磁线圈和感应线圈的材料、尺寸、电气参数、安装位置范围和安装角度的变化范围。设计了传感装置在轨道上的安装方式。给出了励磁线圈中所加磁芯的材料、尺寸以及电气参数,确定了钢轨和车轮的尺寸参数。 然后,提出计轴传感器传感电路的设计方案。将传感电路按功能分为供电电源电路、励磁电路和感应电路。供电电源电路采用DC-DC模块实现;励磁电路包括振荡分频电路、功率放大电路以及串联谐振电路三部分;感应电路由并联谐振选频电路和放大电路两部分组成。分析了每个单元电路的设计原理,并对电路参数进行了计算。 最后,对计轴传感器的磁场进行了研究,建立了计轴传感器的三维磁场仿真模型;由仿真结果分析得到计轴传感器周围磁场的分布规律和车轮经过时磁场的变化规律;研究了励磁线圈和感应线圈角度变化对磁场的影响,搭建了硬件实验平台,进行了实验测试。测试结果验证了所建立的仿真模型的有效性,满足计轴传感器开发的精度要求。 |
| 作者： | 王胤燊 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 佟为明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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