关于陀螺仪在轨检仪中的选型及应用

摘 要：轨检仪是一种检测铁路轨道轨距、水平、三角坑、轨距变化率、左右轨向、左右高低和正矢的高精度的自动化仪器，其水平参数是依靠陀螺仪测量完成。本文介绍了轨检仪研制过程中陀螺仪的选型及其应用。

关键词：轨检仪 陀螺仪 选型 应用

一、引言

轨检仪是一种检测铁路轨道轨距、水平、三角坑、轨距变化率、左右轨向、左右高低和正矢的高精度的自动化仪器。它以右轨为基准，利用激光的特性，根据激光光斑的实时坐标位置变化，结合陀螺仪、位移传感器和编码器，实现直接检测铁路轨道的几个重要长波不平顺参数，得到各个参数的计算结果，为工务部门养护铁路提供科学依据。其中水平参数的测量是通过陀螺仪来完成，陀螺仪的选型直接影响参数的测量精度。

陀螺仪用于测量敏感运动物体的旋转角速率（゜/s），通过测量轨道水平方向的摆角或垂直方向的俯仰角，根据几何关系，将角度转换为水平差[1]。由于轨检仪的水平参数是动态测量，陀螺仪零位漂移是影响轨检仪性能的关键性问题，其次，轨道在一定长度上的水平摆角不可能很大，轨检小车的推行速度又比较低，陀螺仪所感受的角速度的值是很小的[2] ，其精度也是需要重点考虑的问题。因此，陀螺仪的选型应考虑零漂、温漂、精度以及成本等方面的因素。

二、选型及应用

1、XW-TS1120倾角传感器

考虑到成本和数据处理方面的因素，初次选用了一款XW-TS1120倾角传感器，这是一款双轴倾角传感器，常用于静态或者匀速测量，是通过测量重力加速度在其敏感轴上的分量，计算出传感器相对于水平面的倾斜角度。产品内置温度传感器，可提供传感器内部温度值及进行温度漂移的补偿，输出的角度是以测量基准面为参考的。

三、小结

选择陀螺仪，首先必须重视其零位的稳定性及测量精度，这些参数的量值大小将决定该陀螺仪能否胜任于轨检仪微小的角度测量。为适应现场环境，所选陀螺仪还必须有较强的抗冲击能力、较长的寿命和较低的功耗；当然，还必须考虑成本、体积因素，它们直接决定着该陀螺仪是否适用于轨检仪系统，以及未来轨检仪的市场前景。

通过调研与技术论证，我们最终选用了CS-VG-09光纤陀螺仪，实验证明其性能可以达到系统所拟定的要求，并具有适合本轨检仪应用的合理价格。

参考文献

[1] 周海波.光纤陀螺仪的发展现状[J] .传感器技术，2005，6：1-3

[2] 蔡军.基于光纤陀螺仪的轨道方向不平顺检测系统的研究.南昌大学硕士学位论文.2007

作者简介

张晶（1987-），女，汉，河北工业大学，硕士，助理工程师，主要从事自动控制类产品的研究开发。