一種基于列車軸溫探測的光子探頭智能增益控制裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于列車軸溫探測技術領域，具體涉及一種基于列車軸溫探測的光子探頭智能增益控制方法及裝置。
【背景技術】
[0002]列車軸溫探測系統(tǒng)中，光子探頭是用來敏感軸溫的一個部件。碲鎘汞光子器件是光子探頭的核心部件。在光子探頭的實際應用中，光子器件的穩(wěn)定性決定光子探頭能否正常有效的應用。一般情況下，光子器件會隨著使用年限的增加，以及使用環(huán)境的惡劣程度，其自身特性會有一定程度的變化。該變化目前在國際和國內(nèi)很難從器件本身角度改善。
[0003]光子探頭的響應變化到一定程度之后，會嚴重影響軸溫探測；另外，由于光子器件的特性，探頭的響應在環(huán)境溫度迅速變化的情況下會有少量的變化。這些由于光子器件特性改變引起的探頭響應變化都會給列車軸溫探測系統(tǒng)的軸溫計算帶來不同程度的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是為了解決上述問題，達到探頭更穩(wěn)定使用和更精準的測溫，提出了一種基于列車軸溫探測的光子探頭智能增益控制裝置及控制方法。
[0005]—種基于列車軸溫探測的光子探頭智能增益控制裝置，包括熱靶和光子探頭，所述的光子探頭包括光學系統(tǒng)、光子器件、偏置電源、控制板和前放板。
[0006]當光子探頭進行熱靶標定時，熱靶進行持續(xù)的加熱，光子器件對熱靶輻射的熱量進行轉換，得到一個微弱的電壓信號，光子探頭采集電壓信號并處理后輸出一個探頭信號。探頭信號經(jīng)過AD轉換和判斷后，得到一組在一定時間之內(nèi)的響應變化V-T曲線，并存儲。經(jīng)過單片機對V-T曲線的智能分析，判斷出光子探頭的響應率，并和當前的殼體溫度、光子器件溫度和標定時間進行對應，得到一個有效的響應組A，初次使用時，該響應組A作為基準響應。
[0007]當下一次熱靶標定時，單片機重復執(zhí)行上述的任務，得到響應組B，并用模糊算法和專家系統(tǒng)，判斷出響應組B與響應組A的關系，如果該關系滿足(b-a) X e>W時，則認為此時的探頭響應率已經(jīng)發(fā)生了較大的變化，需要進行增益控制。單片機隨后發(fā)出增益增大或者減小的命令，增大量和減小量為(b-a) Xe。通過調(diào)整增益，使探頭信號的放大倍數(shù)得到調(diào)整，令光子探頭的輸出響應恢復到初始狀態(tài)。
[0008]本發(fā)明還提供一種基于列車軸溫探測的光子探頭智能增益控制方法，具體步驟如下:
[0009]步驟一、單片機初始化，采集探頭信號；
[0010]步驟二、探頭做熱靶標定，判斷探頭信號的有效性；
[0011]具體步驟為:
[0012]步驟201、單片機通過A/D電路模塊實時的對探頭信號進行采集；
[0013]步驟202、探頭開始做熱靶標定，繪制熱靶標定曲線；
[0014]步驟203、單片機分析判斷探頭信號有效性，如果有效執(zhí)行步驟204，否則執(zhí)行步驟201；
[0015]步驟204、將熱靶標定曲線、擋板溫度、殼體溫度和器件溫度一起打包存儲為響應組A;
[0016]步驟三、重復步驟二，得到響應組B，將響應組B和響應組A進行比較，確定需要進行增益調(diào)整。
[0017]具體步驟為:
[0018]步驟301、單片機采集到新的熱靶標定曲線與擋板溫度、殼體溫度和器件溫度一起打包存儲為響應組B;
[0019]步驟302、響應組B與響應組A做比較，計算(b-a) Xe與W的關系；
[0020]步驟303、如果(b-a)Xe>W，單片機的增益調(diào)整命令生效，執(zhí)行步驟四；
[0021]步驟304、如果(b-a)XeS W，單片機不做任何操作，執(zhí)行步驟二。
[0022]步驟四、單片機給AGC模塊發(fā)送增益調(diào)整命令，AGC模塊設定好調(diào)節(jié)的增益大小(b-a) Xe，發(fā)送給前放板上的增益調(diào)整電路，通過改變后級放大電路的放大倍數(shù)而實現(xiàn)探頭信號的增益調(diào)整；
[0023]步驟五、探頭信號的放大倍數(shù)調(diào)整完畢，探頭的響應率恢復正常。
[0024]本發(fā)明優(yōu)點在于:
[0025]I)本發(fā)明提供的增益控制裝置，通過內(nèi)置單片機和AGC模塊進行控制，兼容性強，控制精度高。
[0026]2)本發(fā)明提供的增益控制方法，能通過采集的信號智能分析并存儲當前探頭的響應率相關參數(shù)，結合環(huán)境溫度和器件溫度等因素進行綜合的智能分析和判斷，能有效的保證光子探頭增益的穩(wěn)定控制。
[0027]3)本發(fā)明提供的增益控制裝置和方法，能有效的改善光子器件響應變化的條件，保證列車軸溫探測的精度。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明一種光子探頭智能增益控制裝置結構示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明一種光子探頭智能增益控制方法的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0031]本發(fā)明提供一種基于軸溫探測的光子探頭智能增益控制裝置及方法，涉及列車軸溫探測所用的光子探頭。
[0032]本發(fā)明采用單片機采集探頭信號，通過智能分析和判斷來控制探頭增益，和普通的自動增益控制不同，本發(fā)明基于軸溫探測系統(tǒng)，能利用軸溫探測過程中的熱靶標定、過車信號等參數(shù)來智能判斷增益控制的參數(shù)，并達到穩(wěn)定控制的效果。
[0033]—種基于軸溫探測的光子探頭智能增益控制裝置，如圖1所示，所述的增益控制裝置包括熱靶和光子探頭，所述的光子探頭包括光學系統(tǒng)、光子器件、偏置電源、前放板和控制板。所述光學系統(tǒng)主要起透過中波波段的紅外光和匯聚能量的作用;光子器件是對中波波段的紅外光敏感的元器件;偏置電源給光子器件提供偏置電流，使光子器件正常工作;熱靶發(fā)出的信號通過光學系統(tǒng)后進入光子器件得到電壓信號，前放板接收光子器件輸出的電壓信號并進行放大、濾波處理后輸出探頭信號;控制板通過采集前方板輸出的探頭信號，結合器件溫度和殼體溫度，對增益進行調(diào)整。所述控制板包括:單片機、外部晶振、時間模塊、A/D模塊、AGC模塊、存儲模塊以及殼溫和器件溫度模塊;所述的單片機采集時間模塊、外部晶振、存儲模塊和A/D模塊的信息，并將增益調(diào)整信息通過AGC模塊發(fā)送給增益調(diào)整電路。所述前放板包括前置放大電路、濾波電路、校零電路、增益調(diào)整電路和后級放大電路，光子器件輸出的電壓信號首先經(jīng)過前放板內(nèi)的前置放大電路，然后依次經(jīng)過濾波電路進行濾波、校零電路進行校零，到達后級放大電路，在后級放大電路中結合增益調(diào)整電路輸出得到探頭信號，控制板實時采集探頭信號。
[0034]所述光子器件為碲鎘汞光子器件，是一種需要制冷的光導器件。隨著光子器件使用的年限和環(huán)境因素，外界的水汽和其他氣體分子會慢慢的進入光子器件內(nèi)部，對光子器件產(chǎn)生影響，導致光子器件的探測特性發(fā)生改變。當該探測特性改變過大時，會影響軸溫探測系統(tǒng)對軸溫的準確探測。本發(fā)明在光子探頭(后面簡稱為探頭)內(nèi)部設置有前置放大電路和后級放大電路，可以通過改變前置放大電路和后級放大電路的增益，保證探頭輸出的穩(wěn)定性。
[0035]當光子探頭開始做熱靶標定時，探頭信號會出現(xiàn)有規(guī)律的變化，控制板上的單片機會根據(jù)該變化，結合當前的光子探頭參數(shù)進行智能判斷，以確定是否能反映光子探頭的響應率。當確定能獲取當前光子探頭的響應率之后，單片機會將該探頭信號所生產(chǎn)的曲線進行換算，并配以器件溫度、殼體溫度，存儲一組響應組數(shù)據(jù)，和之前獲得的同樣條件的響應組數(shù)據(jù)進行對比，最終判斷出是否需要進行增益的調(diào)整以及調(diào)整的大小。單片機把增益調(diào)整命令通過AGC模塊發(fā)送給前放板上的增益調(diào)整電路，通過AGC模塊的調(diào)節(jié)，使得前放板中的增益調(diào)整電路執(zhí)行調(diào)整動作，結合后級放大電路的輸出使得探頭信號的增益發(fā)生變化。
[0036]—種基于列車軸溫探測的光子探頭智能增益控制方法，如圖2所示，具體步驟如下:
[0037]步驟一、單片機初始化，采集探頭信號；
[0038]開機后，控制板中的單片機初始化完成，單片機從存儲模塊中讀取光子探頭之前的響應組信息，默認當前響應組只有一個，包含熱靶曲線斜率參數(shù)、器件溫度、器件所處的環(huán)境溫度(也就是殼體溫度)、應用時間等信息。該響應組在出廠前就已經(jīng)做好默認的一組數(shù)據(jù)。同時，單片機開始讀取殼溫和器件溫度模塊中的各個溫度信號、讀取時間模塊中的時間日期，并開始不間斷的通過A/D模塊采集探頭信號。采集探頭信號的頻率為0.5秒一次。
[0039]步驟