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铁路红外轴温探测系统是对列车轴温实时监测,防止燃轴、切轴事故的重要设施。随着我国铁路不断提速、重载,对于轴温监测也提出了更高的要求。但是,由于各种因素的影响,目前热轴兑现率仍然不够理想。这不仅与轴温信号的采集和识别方法有关,还和探头及车轮传感器的现场安装调试、探头内部微处理器的协调控制性能有关。此外探测器工作零点的稳定性也是决定探测温度可信度的重要因素。本文针对研究工作需求,采用虚拟仪器测控技术,设计搭建了用于探测系统前期研发试验的测试平台,有效解决了监测系统上路安装之前的各种协调问题,并降低了研发成本,减小了现场试验的工作量。 本文研究的内容主要涉及两项关键的测试技术: 其一、利用计算机模拟产生列车通过探测点的过车信号,用于验证探头处理器的触发、启动功能和探头安装位置校正; 其二、开发出一套基于虚拟仪器技术的TEC制冷控制曲线测试平台,用于探头内部光子探测器制冷温度稳定性的长期观测与测试。 具体研究内容如下: 1.根据课题需求,利用虚拟仪器技术设计实现了列车车轴信号模拟系统,分析了影响列车轴温信号因素以及信号间的时序关系,利用PXI接口卡模拟产生了一列完整的轴温信号,包括车轮传感器磁钢信号与模拟热轴信号。 2.分析了探测器的安装位置和探测区域的关系,建立探测系统模型,并进行仿真验证。最后,引入了MySQL数据库统一管理列车特征数据,使整个模拟过程更加完整、准确。 3.研究并设计了用于红外探测器内部TEC制冷控制器的测试系统。通过程控稳压电源和数字万用表搭建测试平台,用于逐点测试绘制制冷器降温曲线,并进行制冷控制参数提取。 4.对红外探测器制冷系统的闭环控制原理进行了详细介绍,分析了红外探测器制冷系统特性,利用Ziegler-Nichols法和PSO算法进行PID控制参数整定,实现制冷系统闭环控制仿真。 以上测试系统不仅作为项目研发阶段不可缺少的分析测试设备,提高了研究工作效率,而且其测试方法与结果还作为评价机构正式鉴定的依据。