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原文传递一种单侧计轴传感器的感应电动势计算方法及装置

专利名称：	一种单侧计轴传感器的感应电动势计算方法及装置
摘要：	本发明提供了一种单侧计轴传感器的感应电动势计算方法及装置，所述感应电动势计算方法，包括：获取所述单侧计轴传感器的尺寸参数；分析在无车轮时的磁通路径，建立无车轮时的等效磁路网络模型；分析在有车轮时的磁通路径，建立有车轮时的等效磁路网络模型；将无车轮时和有车轮时的磁场划分为多个磁通区域；对无车轮时的和有车轮时的所述等效磁路网络模型进行简化；对所述单侧计轴传感器无车轮时和有车轮时的感应电动势进行计算。本发明所述的通过磁路法进行划分，从而可以快速有效地提供优化方向，大大减少计算时间。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨工业大学
发明人：	佟为明;金显吉;李中伟;林景波;刘勇;赵志衡;刘延龙
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201910311877.5
公开号：	CN109941313A
代理机构：	北京隆源天恒知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	闫冬;鞠永帅
分类号：	B61L1/16(2006.01);B;B61;B61L;B61L1
申请人地址：	150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
主权项：	1.一种单侧计轴传感器的感应电动势计算方法，其特征在于，包括：获取所述单侧计轴传感器与其所安装位置处铁轨的尺寸参数；分析所述单侧计轴传感器和铁轨在无车轮时的磁通路径，建立无车轮时的等效磁路网络模型；分析所述单侧计轴传感器和铁轨在有车轮时的磁通路径，建立有车轮时的等效磁路网络模型；根据磁场分布规律，分别将所述单侧计轴传感器和铁轨在无车轮时和有车轮时的磁场划分为多个磁通区域；根据划分的所述磁通区域，对无车轮时的所述等效磁路网络模型和有车轮时的所述等效磁路网络模型进行简化；根据简化后的无车轮时和有车轮时的所述等效磁路网络模型，对所述单侧计轴传感器无车轮时和有车轮时的感应电动势进行计算。 2.根据权利要求1所述的感应电动势计算方法，其特征在于，所述单侧计轴传感器与其所安装位置处铁轨的尺寸参数至少包括：励磁线圈匝数，励磁线圈长度，励磁线圈直径，感应线圈匝数，感应线圈直径，所述单侧计轴传感器中铁芯长度，铁芯端面与感应线圈侧面距离。 3.根据权利要求1或2所述的感应电动势计算方法，其特征在于，所述单侧计轴传感器和铁轨在无车轮时的磁通路径包括：经由励磁线圈、铁芯、铁芯与感应线圈间的气隙、感应线圈、空气、铁轨再到另一侧的感应线圈、气隙回到铁芯闭合的主磁通路径；经由铁芯、空气、两侧感应线圈闭合的主磁通路径；经由励磁线圈和空气闭合的漏磁通路径；经由铁芯和空气闭合的漏磁通路径；经由铁芯、空气、铁轨闭合的漏磁通路径。 4.根据权利要求1或2所述的感应电动势计算方法，其特征在于，所述单侧计轴传感器和铁轨在有车轮时的磁通路径包括：经由励磁线圈、铁芯、铁芯与感应线圈间的气隙、感应线圈、空气、铁轨再到另一侧的感应线圈、气隙回到铁芯闭合的主磁通路径；经由铁芯、空气、两侧感应线圈闭合的主磁通路径；经由励磁线圈、铁芯、铁芯与感应线圈间的气隙、感应线圈、空气、车轮再到另一侧的感应线圈、气隙回到铁芯闭合的主磁通路径；经由励磁线圈和空气闭合的漏磁通路径；经由铁芯和空气闭合的漏磁通路径；经由铁芯、空气、铁轨闭合的漏磁通路径；经由铁芯、空气、车轮闭合的漏磁通路径。 5.根据权利要求1或2所述的感应电动势计算方法，其特征在于，所述单侧计轴传感器和铁轨在无车轮时的磁场划分为如下三个磁通区域：仅经由励磁线圈、空气闭合的漏磁通区域A；除磁通区域A以外的其他未经由感应线圈的漏磁通区域B；经由感应线圈的主磁通区域C。 6.根据权利要求1或2所述的感应电动势计算方法，其特征在于，所述单侧计轴传感器和铁轨在有车轮时的磁场划分为如下三个磁通区域：仅经由励磁线圈、空气闭合的漏磁通区域A′；除磁通区域A′以外的其他未经由感应线圈的漏磁通区域B′；经由感应线圈的主磁通区域C′。 7.根据权利要求2所述的感应电动势计算方法，其特征在于，所述无车时感应电动势的计算公式为：其中，ΦC由以下方程联立确定： iN1-RmΦm＝RmAΦA＝RmBΦB＝RmCΦC Φm＝ΦA+ΦB+ΦC 式中，ε无车为无车时感应线圈的感应电动势，N1为励磁线圈匝数，N2为感应线圈匝数，h1为励磁线圈长度，d1为励磁线圈直径，d2为感应线圈直径，L为单侧计轴传感器中铁芯长度，s1为铁芯端面与感应线圈侧面距离，μ0、μ分别为铁芯磁导率、真空磁导率，RmA、RmB、RmC、Rm分别为漏磁通区域A、漏磁通区域B、主磁通区域C、单侧计轴传感器中铁芯的磁阻，ΦA、ΦB、ΦC、Φm分别为漏磁通区域A、漏磁通区域B、主磁通区域C、单侧计轴传感器中铁芯的磁通量。 8.根据权利要求2所述的感应电动势计算方法，其特征在于，所述有车时感应电动势的计算公式为：其中，Φ'C由以下方程联立确定： iN1-RmΦ'm＝R'mAΦ'A＝R'mBΦ'B＝R'mCΦ'C Φ'm＝Φ'A+Φ'B+Φ'C R'mA≈RmA R'mB≈RmB 式中，ε有车为无车时感应线圈的感应电动势，N1为励磁线圈匝数，N2为感应线圈匝数，h1为励磁线圈长度，d1为励磁线圈直径，d2为感应线圈直径，L为单侧计轴传感器中铁芯长度，s1为铁芯端面与感应线圈侧面距离，μ0、μ分别为铁芯磁导率、真空磁导率，RmA、RmB、R'mA、R'mB、R'mC、Rm分别为漏磁通区域A、漏磁通区域B、漏磁通区域A′、漏磁通区域B′、主磁通区域C′、单侧计轴传感器中铁芯的磁阻，Φ'A、Φ'B、Φ'C、Φm分别为漏磁通区域A′、漏磁通区域B′、主磁通区域C′、单侧计轴传感器中铁芯的磁通量。 9.一种单侧计轴传感器的感应电动势计算装置，其特征在于，包括：获取模块(1)，用于获取所述单侧计轴传感器与其所安装位置处铁轨的尺寸参数；第一分析模块(2)，用于分析所述单侧计轴传感器和铁轨在无车轮时的磁通路径，建立无车轮时的等效磁路网络模型；第二分析模块(3)，用于分析所述单侧计轴传感器和铁轨在有车轮时的磁通路径，建立有车轮时的等效磁路网络模型；划分模块(4)，用于根据磁场分布规律，分别将所述单侧计轴传感器和铁轨在无车轮时和有车轮时的磁场划分为多个磁通区域；简化模块(5)，用于根据划分的所述磁通区域，对无车轮时的所述等效磁路网络模型和有车轮时的所述等效磁路网络模型进行简化；计算模块(6)，用于根据简化后的无车轮时和有车轮时的所述等效磁路网络模型，对所述单侧计轴传感器无车轮时和有车轮时的感应电动势进行计算。 10.根据权利要求9所述的感应电动势计算装置，其特征在于，所述获取模块获取的尺寸参数至少包括：励磁线圈匝数，励磁线圈长度，励磁线圈直径，感应线圈匝数，感应线圈直径，所述单侧计轴传感器中铁芯长度，铁芯端面与感应线圈侧面距离。
所属类别：	发明专利