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轮轨力无线检测系统研究

向锷  
【摘要】: 随着我国高速列车的迅速发展,铁路运输不断向高速、重载、大运量和高密度方向发展,对轮轨作用力测量的精度和速度提出了更高的要求。轮轨力测量是车辆动力学理论与实践的重要环节,测力轮对是测量轮轨力最直接最准确的方法。以机车车辆的轮对作为力传感器来测量轮轨间的相互作用力的方法,是所有轮轨力测量方法中精度最高的方法。测力轮对测量精度受到车轮均匀性、贴片工艺、车轮转速、轮轨力作用点位置变化和外界干扰的影响,本文是基于测力轮对优化贴片方案,设计了一套适用于测力轮对测试轮轨力的高精度的、体积小的无线测试系统。 本文在介绍应变测量原理及桥路的交流调制及检波原理的基础上,对系统的组成、硬件、软件工作原理和控制方法进行了详细的分析、说明和计算,并在交流调制、检波及桥路输出调零等方面做了详细的说明和计算。在系统设计中,没有采用将应变片传感器的应变电信号输出通过集流环传出来,再经过放大器、模数转换、最后交由计算机处理的传统做法;而是将整个放大采集部分都安装在测力轮对上,而将测试结果传送到无线数据发送节点,再将数据通过无线节点传输到计算机,大大降低了系统的成本,减小了布线的难度,提高系统的精度和抗干扰性能。在数据传输部分,设计中采用的是基于ZigBee协议的CC2430模块。ZigBee技术是近几年发展起来的短距离无线传输的一种新协议,具有功耗低、成本低、方便使用的特点。最后对测试系统进行了实际测试验证,分析其测试数据,达到系统测试要求。


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