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中低速磁悬浮F型轨道静态几何参数检测仪的研制

作 者: 胡立峰
导 师: 应立军
学 校: 中南大学
专 业: 载运工具运用工程
关键词: 磁悬浮F型轨 静态几何参数 数据采集系统
分类号: U237
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


我国中低速磁悬浮铁路技术处在快速发展阶段,磁悬浮F型轨道由于其截面形状复杂,检测参数较多,急需一种新型的检测机构对F型轨道静态几何参数进行精确、高效的测量。通过借鉴普通轨道检测仪检测参数的部分原理及方法,并在此基础上运用智能仪器仪表的设计思想,研制了一种便捷、安装拆卸方便、精度高和具有数据显示、存储等功能的中低速磁悬浮F型轨道静态几何参数检测仪。具体而言,本论文的主要研究工作有以下几个方面:1、从智能化仪器仪表的角度详细描述了F型轨道静态几何参数检测仪的设计过程,内容包括机械构成、检测原理、硬件电路、软件设计、技术指标及传感器选型等。2、多方面讨论提高检测仪检测系统测量精度的方法,包括随机误差、系统误差的处理方法和传感器温度补偿,可以很好地修正由于各种增益不稳定,温度漂移等因素引起的系统误差,非常具有实用价值。3、在整个数据采集系统中,抗干扰及可靠性设计直接关系检测系统的可靠性和整体性能,因而从软件和硬件两个方面讨论了测量系统的抗干扰及可靠性设计。此外,还运用了电压监测、程序参数自检和硬件自检等技术来增加系统的可靠性。利用该检测仪在磁悬浮试验线进行现场检测,所测数据重复性和精度均达到原设计目标。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-15
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状  9
  1.3 磁悬浮F轨检测内容及要求  9-14
    1.3.1 中低速磁悬浮悬浮、导向和驱动技术原理  9-10
    1.3.2 中低速磁悬浮F型检测内容及要求  10-14
  1.4 本论文的主要研究工作和内容  14-15
第二章 检测仪总体方案  15-30
  2.1 总体方案的确定  15-17
    2.1.1 机械结构  15-16
    2.1.1 电气测量系统  16-17
  2.2 检测原理  17-26
    2.2.1 里程检测机构  17-18
    2.2.2 轨距检测机构  18
    2.2.3 直线电机反应板水平检测机构  18-19
    2.2.4 悬浮间隙检测面水平检测机构  19-20
    2.2.5 轨向检测机构  20
    2.2.6 直线电机反应板高低检测机构  20-21
    2.2.7 悬浮间隙检测面高低检测机构  21-22
    2.2.8 轨缝检测机构  22-24
    2.2.9 直线电机工作面短平检测机构  24
    2.2.10 悬浮面四点直线度短平检测机构  24-26
  2.3 主要技术指标  26
  2.4 传感器选型  26-29
    2.4.1 编码器  27
    2.4.2 倾角传感器  27-28
    2.4.3 磁滞伸缩位移传感器  28
    2.4.4 涡流传感器  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 检测仪机械结构设计  30-43
  3.1 连接板的设计  30
  3.2 导向轮的设计  30-31
  3.3 刹车机构的设计  31-33
    3.3.1 刹车轮设计  31-32
    3.3.2 行走轮设计  32-33
  3.4 连接轴机构的设计  33-34
  3.5 压紧轮机构的设计  34-35
  3.6 轨距检测机构的设计  35-36
  3.7 直线电机工作面短平机构的设计  36-37
  3.8 轨向检测机构的设计  37-38
  3.9 直线电机反应板高低检测机构的设计  38
  3.10 悬浮间隙检测面高低检测机构的设计  38-40
  3.11 悬浮面四点直线度短平检测机构的设计  40-41
  3.12 推杆机构的设计  41-42
  3.13 其他机构的设计  42
    3.13.1 轨道检测机构把手  42
    3.13.2 轨道检测机构数据采集盒  42
  3.14 本章小节  42-43
第四章 检测仪硬件电路设计  43-50
  4.1 引言  43
  4.2 硬件结构  43
  4.3 PC104和MCU  43-44
    4.3.1 PC104  43-44
    4.3.2 MCU种类  44
    4.3.3 AT89S5X系列单片机简介  44
  4.4 滤波处理输入电路  44-45
  4.5 A/D转换器  45-46
  4.6 键盘和接口  46-47
  4.7 液晶显示电路  47
  4.8 电源电路  47-48
  4.9 报警电路  48-49
  4.10 本章小结  49-50
第五章 检测仪软件程序设计  50-59
  5.1 软件编程语言  50-51
    5.1.1 编程语言选取  50
    5.1.2 编程规范  50-51
  5.2 PC104程序设计  51-57
    5.2.1 功能模块  51-57
    5.2.2 底层函数  57
    5.2.3 系统函数  57
    5.2.4 主程序  57
  5.3 数据分析处理系统  57-58
  5.4 本章小结  58-59
第六章 检测仪精度的改善  59-62
  6.1 引言  59
  6.2 检测系统误差的处理  59-60
    6.2.1 系统误差的修正  59-60
    6.2.2 随机误差的处理  60
  6.3 温度对检测系统影响的处理方法  60-61
    6.3.1 温度对传感器影响的处理  60
    6.3.2 温度对机械结构影响的处理  60-61
    6.3.3 温度对内部电路影响的处理  61
  6.4 本章小结  61-62
第七章 检测仪抗干扰及可靠性设计  62-66
  7.1 引言  62
  7.2 硬件抗干扰措施  62-63
    7.2.1 抑制干扰源  62
    7.2.2 阻断干扰传播路径  62-63
    7.2.3 提高敏感器件的抗干扰性能  63
  7.3 软件抗干扰措施  63-64
    7.3.1 指令冗余技术  63
    7.3.2 软件陷阱技术  63
    7.3.3 系统复位设计  63-64
  7.4 系统自检可靠性设计  64-65
    7.4.1 硬件故障自检  64
    7.4.2 算法自检  64
    7.4.3 电源电压检测  64-65
  7.5 本章小结  65-66
第八章 试验验证及总结  66-75
  8.1 试验验证方案  66
  8.2 测试基础和说明  66
  8.3 实测数据整体分析  66-73
    8.3.1 轨距对比曲线图  67
    8.3.2 水平对比曲线图  67-68
    8.3.3 A、B轨向对比曲线图  68-69
    8.3.4 A、B上高低对比曲线图  69-70
    8.3.5 A、B下高低对比曲线图  70-71
    8.3.6 A、B短平对比曲线图  71-72
    8.3.7 上、下三角坑对比曲线图  72-73
    8.3.8 直线度对比曲线图  73
    8.3.9 整体分析  73
  8.4 总结  73-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间的主要研究成果  80

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 特种铁路 > 磁浮铁路
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