THDS方位准度仪优化设计

摘要：红外线轴温探测设备（简称THDS）是保障车辆运行安全的重要监测设备，设备探测方位的调整主要通过激光校准器完成，目前设备标定用激光校准器为分体式，存在一系列使用缺陷，本文主要研究对现有红外线探测方位激光校准器进行一体化优化改造，对存在的不足进行了完善，从而提高红外线探测设备检修维护作业效率，减少了上线作业时间。

关键词：红外线探测方位优化

Abstract: the infrared axle temperature detection system (THDS) is an important monitoring equipment to ensure the safety of vehicle operation, adjust the detection range of equipment is mainly completed through laser calibrator, the equipment calibration using laser calibrator for split type, there are a series of defects, this paper mainly studies the existing infrared detection range laser calibrator to optimize the transformation of integration, the shortcomings of the perfect, so as to improve the infrared detection equipment maintenance work efficiency, reduce the on-line operating time.Keywords: infrared detection range optimization

中图分类号：O6-32文献标识码：A

一、概述

红外线轴温探测设备是保障行车安全的重要监测设备，而探测方位是该设备的重要技术指标，探测方位调整是确保轴温探测精度的关健环节。进行方位调整主要通过激光校准器进行，现有激光器为分体式，故障率较高，且体积较大，携带不方便，使用中主要存在以下问题：

1．分体式激光器的电源系统与激光器分开，体积大，在进行方位调整时探头罩无法关闭，造成无法检测探头罩是否存在偏心和遮挡视场的问题。

2．电源系统采用镍镉蓄电池，电池储蓄电量小、电池电压不稳定、需要经常更换电池，每次工作时间少，并且电源故障率高；

3．激光器发光源亮度低，在规定的测试距离内、光点大、清晰度低和测量误差大；

上述问题严重影响设备探测精度的调整，制约设备检修维护质量的提高，不利于上线作业安全。丰台车辆段组织召开专题工作会议，确定进行红外线探测方位激光器校准器一体化改造。

二、红外线探测方位激光校准器一体化改造方案

图1 分体式激光器 图2 一体式激光器

通过对现有分体式激光器问题的分析、调研，结合现场作业的各种制约因素，对红外线探测方位激光校准器一体化改造提出以下设计方案（图1、图2为优化前后对比）：

1．根据红外线探头、探头罩设计尺寸及现场实际设备对一体化激光器尺寸进行初步设计，模型须满足方位标定时探头罩内空间需要，不影响测量视场，且对探头罩内电缆不刮蹭。

2．对发光原件进行选型，选取优于老型设备发光特性的激光器，且设备体积更小，抗震动、抗电磁干扰能力更强的发光装置，能够满足整体结构需要。

3．对控制电路、供电装置进行设计，能够满足充电、蓄电池供电功能，具备整流、抗干扰特性，电路板和电池可装进激光瞄准器内。

4．对底座进行重点加工，确保材质硬度，避免磨损造成的偏心问题。

三、实施方案

红外线探测方位激光校准器方案的实施分瞄准仪的整体设计制作，激光器的选型和内置电源设计制作三部分组成，如图3所示。

1、瞄准仪的整体设计：

瞄准仪是红外线探测方位激光校准器的重要组成部分。为了使瞄准仪与红外线探头稳定接触，在瞄准仪设计了三组弹簧片，一组两块弹簧片，每组弹簧片之间方位为120°。在弹簧片中安装滑动小珠。操作人员在使用中易于转动瞄准仪，并且每次转动都能保证瞄准仪不会出现偏心现象。瞄准仪的整体设计材料是应用铝合金材料，提高了瞄准仪的耐用性和抗干扰性。

图3红外线探测方位校准器

2、激光器部分：

激光器采用日本进口激光二极管，配以特殊光学镜及专用稳压电源，发出的光线清晰、明亮、线条均匀、准直度高，在许多特殊条件下，均可达到理想效果。配与专用电源，具有很强的抗干扰性、高稳定性、抑制浪涌电流及缓启动等特点，特别适于恶劣的工作环境，能有效保证产品的稳定性和使用寿命。

3、内置电源部分：

1）内置电源充电电路：

内置电源的充电电路采用了LTC4055充电芯片。LTC4055是一款单芯片自动电源管理/电池充电芯片，该芯片是根据红外线探测方位激光校准器充电要求选择的。该电路在使用适配器充电电源时，以高于500mA电流充电，充电电流最高为1A，因此充电速度快。同时，由于芯片包括充电计时器、自动放电、NTC热敏电阻输入、除去交流电输入后自动切换到电池供电、浪涌电流限制、反向电流阻塞、欠压锁住和热关断等功能，使充电压稳定在4.2V，在0℃到85℃范围内保证0.8%的精度；使用一个电阻即可方便地设置充电电流；完全放电的电池自动以规定电流的10%缓慢充电，到电池电压超过2.8V时自动停止充电。整个充电过程由外部电路控制自动完成，使电池充放电更稳定，提高了电池的使用寿命。充电电路具体设计如下：

图4内置电源充电电路图

2） 内置电池：

根据激光发射器的工作电压和工作功率，采用了DLRY锂电池。DLRY锂电池具有体积小、功耗低、功率大、寿命长等的优点。

内置电池在充满电情况下，可为激光器持续工作提供6小时的工作条件。每次使用完红外线探测方位激光校准器后，需要应用配置充电器对内置电池充电，充电过程中激光器发射源会微亮，充电完成后激光器发射源会自动熄灭（一般充电时间为3——4个小时）。

4、参数指标：

（1）激光器技术指标：

光源发射距离：＞10M

光点尺寸：1M以内＜2mm±0.5

同心度：＜0.5mm

光斑形状：点

输出波长： 635nm

管芯功率： 2mw

工作电流：≤200mA

规格: Φ12×36mmΦ

直线度：≥1/5000

线 宽： ≤1.0mm

使用寿命：连续使用大于8000小时

光学透镜：光学镀膜玻璃透镜

（2）内置电池技术指标

充电电压: 5V

充电电流：750mA

充电时间：＜4小时

放电时间：≥6小时

四、质量与效果

根据红外线探测方位激光校准器方案的确定，制作了3套一体化红外线探测方位激光校准器，并多次实地试验、记录数据。试验过程中严格操控，经过试验，该仪器完全规格符合HBDS-Ⅲ型红外线设备的检修维护要求。于2011年开始在北京铁路局丰台动态车间练功基地及西丰沙探测站设备检修维护过程中进行现场使用和检验。

目前，已在北京铁路局丰台动态车间、双桥动态车间等车间推广使用。一体化红外线探测方位激光校准器的改造，保证了检测精度、提高了检修装备精细化过程，减少了上线作业时间，降低人身安全隐患，增加了对探头罩是否存在偏心、遮挡视场的检测功能，提高了标定作业精度和工作效率，从而为进一步提高上线作业质量提供了帮助奠定了良好基础，确保安全生产。