CN112678032A - 一种磁悬浮车用位置检测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁悬浮车用位置检测装置，包括设置在磁悬浮车上的载波信号探头、铁芯脉冲探头、车载动子，及顺次沿地面轨道设置的多段测量组件；每段测量组件均包括设置在轨道上的定子线圈，与定子线圈串联连接的牵引驱动电源，与牵引驱动电源并联并与载波信号探头相配合的载波发生装置，及与铁芯脉冲探头相配合的定子铁芯；所述车载动子与定子线圈相配合即可带动磁悬浮车悬浮和移动。其结构简单、设计合理，可分段设置，降低成本，采用该装置检测磁悬浮车位置操作和计算均十分简单，且测量精度高。

Description

一种磁悬浮车用位置检测装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及磁悬浮列车领域，具体而言，涉及一种磁悬浮车用位置检测装置及其使用方法。

背景技术

测速定位***是磁浮列车运行控制的重要组成部分，目前国内外在中低速磁浮列车的研究中主要采用的方法是采用对射式光电开关方式或交叉回线方式检测磁悬浮车的位置信息，其技术均需要沿地面轨道连续铺设设备或设施，建设成本高。对射式光电开关检测法是采用光电传感器检测磁悬浮车的位置速度信息，其易受到外界自然光环境的干扰，可靠性较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种磁悬浮车用位置检测装置，其结构简单、设计合理，可分段设置，降低成本，采用该装置检测磁悬浮车位置操作和计算均十分简单，且测量精度高。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本申请提供了一种磁悬浮车用位置检测装置，包括设置在磁悬浮车上的载波信号探头、铁芯脉冲探头，及顺次沿地面轨道设置的多段测量组件；每段测量组件均包括设置在轨道上的定子线圈，与定子线圈串联连接的牵引驱动电源，与牵引驱动电源并联并与载波信号探头相配合的载波发生装置，及与铁芯脉冲探头相配合的定子铁芯；所述车载动子与定子线圈相配合即可带动磁悬浮车悬浮和移动。

详细的说，所述定子铁芯上设有凹凸齿槽，所述铁芯脉冲探头利用电磁感应技术检测通行定子铁芯时的凹凸齿槽数，从而获取相对位置。

作为一种优选方案，每段测量组件中包括依次沿轨道设置的至少两个定子铁芯。

具体的说，所述铁芯脉冲探头包括串联连接的交流电源、电感线圈、检测电阻，及与检测电阻并联的电阻分压电压信号采集器；所述电感线圈与定子铁芯相对，由于定子铁芯上的齿和槽的磁导率不同，电阻分压电压信号采集器采集的电信号不同，即可采集到脉冲计N，所述脉冲数即为磁悬浮车通过的凹凸齿槽数量。

更具体的说，与定子铁芯位置相对应的定子线圈嵌入到该定子铁芯中。

进一步的，每段测量组件中的载波发生装置发出的载波频率不同，所述载波信号探头通过检测定子线圈中高频载波信号频率来获得绝对位置。

进一步的，所述载波信号探头包括载波探头线圈和电压信号采集器，所述载波探头线圈与定子线圈相对、以采集感应电压，通过电压信号采集器得到该电压信号波形。

更进一步的，所述位置检测装置布置在磁悬浮车底部一侧或两侧均布置。

使用上述的磁悬浮车用位置检测装置来检测磁悬浮车位置的方法，包括以下步骤

步骤一：***开启检测，所述铁芯脉冲探头连续采集相对位置信号，得到相对位置脉冲数N；

步骤二：所述相对位置脉冲数N乘以凹凸齿槽宽度λ即可得到相对位置；若记录铁芯脉冲探头采集相对位置脉冲数N所花的时间，通过微分还可获得相对速度。

为获得绝对位置，还应进行以下步骤

步骤一：搜集每段测量组件对应的载波发生装置频率，制成测量组件所在位置-载波信号频率对应的对照表；

步骤二：***开启检测，载波信号探头采集对应测量组件内的载波信号频率，将之与对照表比对，即可识别车辆当前所在位置，再结合相对位置即可得到当前磁悬浮车的绝对位置。

本发明的有益效果为：

1、本发明设多段测量组件，其中，牵引驱动电源、定子线圈、车载动子、定子铁芯等均可以直接采用磁悬浮车动力***原有组件，本发明仅新增探头、载波发生装置即可，其结构简单，还可分段设置，安装简单方便、成本低；且由于零部件少，可最大限度减少测量误差，提高检测精度。

2、本发明定子铁芯上设凹凸齿槽，车载铁芯脉冲探头通过感应检测地面轨道上的定子铁芯齿槽并连续计数，通过凹凸齿槽宽度与通行数量即可获取磁悬浮车与定子的相对位置，测量方式简单可靠，计算简单、计算精度有保障。

3、本发明的车载感应探头采用电磁感应式探头，主要由交流电源，电感线圈L，检测电阻R，电阻分压电压信号采集等组成，当探头通过地面的定子铁芯时，因为探头相对的齿和槽处磁导率不同使得探测到的电感值不同，根据

可得在电阻端测得电压值不同，相应得到探头运行通过的齿槽计数，该方案采用感应检测方式，抗外界环境干扰能力强，测量精度高。

4、本发明地面定子线圈可以连续铺设，且整个线路为固定值。地面定子线圈嵌入到地面定子铁芯槽中，安装和测量简单方便。

5、本发明载波探头主要由载波探头线圈和电压信号采集等组成，地面定子线圈中通入高频载波信号，车载载波探头与地面定子线圈相对应，因此在车载载波探头线圈中产生感应电压，通过信号采集得到该电压信号波形，波形一般为方波，采集精准度更高。

6、本发明装置可以铺设在轨道单边上，也可以布置在轨道双边，也可以前后设置，只需在磁悬浮车上的探头能与轨道上对应的定子铁芯、定子线圈对应即可，做成冗余设计，一方面，两侧所测数据可以相互校准，提高准确性，另一方面，也可一开一备，确保随时能正常使用，也便于检修维护。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明铁芯脉冲探头结构示意图；

图3为本发明载波信号探头结构示意图；

图4为本发明装置工作流程示意图。

图中标记：1-载波信号探头，2-铁芯脉冲探头，3-车载动子，4-定子线圈，5-牵引驱动电源，6-载波发生装置，7-定子铁芯。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实施例提供了一种磁悬浮车用位置检测装置，包括设置在磁悬浮车上的载波信号探头1、铁芯脉冲探头2，及顺次沿地面轨道设置的多段测量组件；每段测量组件均包括设置在轨道上的定子线圈4，与定子线圈串联连接的牵引驱动电源5，与牵引驱动电源并联并与载波信号探头1相配合的载波发生装置6，及与铁芯脉冲探头2相配合的定子铁芯7。其中，牵引驱动电源、车载动子3、定子线圈4等均可以直接采用磁悬浮车动力***原有组件，所述车载动子3与定子线圈4、定子铁芯7相配合即可带动磁悬浮车悬浮和移动，本发明仅新增探头、载波发生装置即可，其结构简单，还可分段设置，安装简单方便、成本低；且由于零部件少，可最大限度减少测量误差，提高检测精度。

参见图2，所述定子铁芯7上设有凹凸齿槽，所述铁芯脉冲探头2利用电磁感应技术检测通行定子铁芯时的凹凸齿槽数，从而获取相对位置。所述铁芯脉冲探头2包括串联连接的交流电源、电感线圈、检测电阻，及与检测电阻并联的电阻分压电压信号采集器；所述电感线圈与定子铁芯相对，由于定子铁芯上的齿和槽的磁导率不同，电阻分压电压信号采集器采集的电信号不同，即可采集到脉冲计数N，通过凹凸齿槽宽度与N相乘即可获取磁悬浮车与定子的相对位置，测量方式简单可靠，计算简单、计算精度有保障。

考虑到定子线圈4的长度一般是预先设定好的，有些定子线圈4极长，为降低成本，也方便安装，参见图3，本实施例将与定子铁芯7位置相对应的定子线圈4嵌入到该定子铁芯7中，同时，对于较长定子线圈4路段的测量组件，每段测量组件中包括依次沿轨道设置的至少两个定子铁芯7。

为测得磁悬浮车的绝对位置，还需通过载波信号探头1预先测出测量组件的段数。参见图3，每段测量组件中的载波发生装置6发出的载波频率不同，所述载波信号探头1通过检测定子线圈4中高频载波信号频率即可获取对应测量组件具体的哪一段，再结合相对位置，即可获得磁悬浮车的绝对位置。

进一步的，所述载波信号探头1包括载波探头线圈和电压信号采集器，所述载波探头线圈与定子线圈4相对、以采集感应电压，通过电压信号采集器得到该电压信号波形。其技术相对成熟，在此不赘述。

此外，本发明装置可以铺设在轨道单边上，也可以布置在轨道双边，只需在磁悬浮车上的探头能与轨道上对应的定子铁芯、定子线圈对应即可，做成冗余设计，一方面，两侧所测数据可以相互校准，提高准确性，另一方面，也可一开一备，确保随时能正常使用，也便于检修维护。

在使用上述的磁悬浮车用位置检测装置来检测磁悬浮车位置的方法，包括以下步骤

步骤一：***开启检测，所述铁芯脉冲探头2连续采集相对位置信号，得到相对位置脉冲数N；

步骤二：所述相对位置脉冲数N乘以凹凸齿槽宽度λ即可得到相对位置；若测量组件是第一段，则该相对位置即为磁悬浮车的绝对位置；

步骤三：搜集每段测量组件对应的载波发生装置6频率，制成测量组件所在位置-载波信号频率对应的对照表；

步骤四：***开启检测，载波信号探头1采集对应测量组件内的载波信号频率，将之与对照表比对，即可识别车辆当前所在位置，再结合相对位置即可得到当前磁悬浮车的绝对位置。

其中，若要得到磁悬浮车的运行速度，则只需要记录铁芯脉冲探头2采集相对位置脉冲数N所花的时间，通过微分即可获得。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种磁悬浮车用位置检测装置，其特征在于：包括设置在磁悬浮车上的载波信号探头(1)、铁芯脉冲探头(2)，及顺次沿地面轨道设置的多段测量组件；每段测量组件均包括设置在轨道上的定子线圈(4)，与定子线圈串联连接的牵引驱动电源(5)，与牵引驱动电源并联并与载波信号探头(1)相配合的载波发生装置(6)，及与铁芯脉冲探头(2)相配合的定子铁芯(7)。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮车用位置检测装置，其特征在于：所述定子铁芯(7)上设有凹凸齿槽，所述铁芯脉冲探头(2)利用电磁感应技术检测通行定子铁芯时的凹凸齿槽数，从而获取相对位置。

3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮车用位置检测装置，其特征在于：每段测量组件中包括依次沿轨道设置的至少两个定子铁芯(7)。

4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮车用位置检测装置，其特征在于：所述铁芯脉冲探头(2)包括串联连接的交流电源、电感线圈、检测电阻，及与检测电阻并联的电阻分压电压信号采集器；所述电感线圈与定子铁芯相对，由于定子铁芯上的齿和槽的磁导率不同，电阻分压电压信号采集器采集的电信号不同，即可采集到脉冲计N，所述脉冲数即为磁悬浮车通过的凹凸齿槽数量。

5.根据权利要求2～4任意一项所述的一种磁悬浮车用位置检测装置，其特征在于：与定子铁芯(7)位置相对应的定子线圈(4)嵌入到该定子铁芯(7)中。

6.根据权利要求5所述的一种磁悬浮车用位置检测装置，其特征在于：每段测量组件中的载波发生装置(6)发出的载波频率不同，所述载波信号探头(1)通过检测定子线圈(4)中高频载波信号频率来获得绝对位置。

7.根据权利要求6所述的一种磁悬浮车用位置检测装置，其特征在于：所述载波信号探头(1)包括载波探头线圈和电压信号采集器，所述载波探头线圈与定子线圈(4)相对、以采集感应电压，通过电压信号采集器得到该电压信号波形。

8.根据权利要求6或7所述的一种磁悬浮车用位置检测装置，其特征在于：所述位置检测装置布置在磁悬浮车底部一侧或两侧均布置。

9.使用权利要求8所述的一种磁悬浮车用位置检测装置来检测磁悬浮车位置的方法，其特征在于：包括以下步骤

步骤一：***开启检测，所述铁芯脉冲探头(2)连续采集相对位置信号，得到相对位置脉冲数N；

步骤二：所述相对位置脉冲数N乘以凹凸齿槽宽度λ即可得到相对位置。

10.根据权利要求9所述的检测磁悬浮车位置的方法，其特征在于：还包括以下步骤

步骤一：搜集每段测量组件对应的载波发生装置(6)频率，制成测量组件所在位置-载波信号频率对应的对照表；

步骤二：***开启检测，载波信号探头(1)采集对应测量组件内的载波信号频率，将之与对照表比对，即可识别车辆当前所在位置，再结合相对位置即可得到当前磁悬浮车的绝对位置。

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