高温超导磁悬浮车速度测量仪的研制

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1、西南交通大学硕士学位论文高温超导磁悬浮车速度测量仪的研制姓名：余先元申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：邓昌延20060601西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要高温超导磁悬浮车高速运行时，必须实时检测运动速度作为车体运动控制依据。就此，本文详细介绍了速度测量仪的设计过程。首先分析了各种测速方法，根据车体的运行环境，选择光电检测方式。光电检测是一种很有效的检测方式，可以屏蔽强磁场对传感器的干扰，且光的高速特性可以保证检测的实时性。然后，提出了四种测速方案及其总体结构设计，考虑设计成本，选择车载反射式测速和地面直

2、射式测速来实现。采用将检测信号转化为脉冲信号，比转化为数字信号更快更简洁，适宜于低功耗，低成本和小体积的设计。车载测速仪由电源、传感器板、主板、通信板组成。车载传感器板通过硅光电池检测轨道标志的反射光信号，运放将信号放大并转换成电压信号，再通过脉冲整形转化为脉冲信号，实现了轨道标志的检测。主板对脉冲信号测量通过计算得到速度值。通信板主要是扩展单片机的串口为三个串口，使系统与外围设备实现RS232通信，485总线通信和无线通信。系统的通信都是基于串口中断服务程序，该程序实现了串口扩展芯片的驱动。地面测速仪由电源、传感器阵列、主板

3、、通信板组成，光源安装在车体上。地面沿轨道铺设光敏三极管，起光电开关的作用，将车载直射光信号转换为高电平信号，再通过主板脉冲整形电路转化为脉冲信号。地面主板对脉冲的测量与车载主板相似，地面通信板与车载通信板的设计也相近。软件由动态显示模块、脉冲计数测速、脉冲捕获测速和系统通信组成。动态显示模块完成速度值的显示。软件实现了两种测速方式。一种是脉冲计数测速，另一种是脉冲捕获测速。系统经过调试，能够正常工作。对车载测速仪，其有效作用距离为5唧一25衄，经模拟测试，若轨道检测标志间距以O．1m计算，测量速度范围为0—600l(【fI／

4、h，测量精度为±0．1m／s。关键词：速度检测；脉冲计数；脉冲捕获：光电传感器亘蜜窒塑盔堂塑±亟塞生堂焦迨塞筻望夏Abstrac七Whilehightemperaturesuperconductingm89leVVehlcle1s901ngathighspeed，asoneofthebasesofcontrol，thevelocitynmstbereal一timelydetected．Sothedesignofthespeeddetectorsisexplainedinthepaper．Atfirst，accordingtot

5、heenviro珊entofthevehiclerunning，thephotoelectrictestingischosenaftertheanalysisofmanymethods．Itisaveryeffectivetestmethodbecausenot0nlytheinterferenceofsensorinthestrongmagneticfieldisshielded，butalsoitisreal—timebythelighthigh—speedtravellingonmeasuring．Fourproject

6、softestingandtheiroverallstructuredesignsarepointedout．Consideringthecostofdesign，thedeviceonthevehicleisrealizedbyreflectionraysofinfrared1ed。orlasermountedonit，andthedeviceonthegroundisachievedbyradiationraysofinfrared1edorlasermountedonthevehicle．Itisfasterfortes

7、tingsignalsintopulsesignalsthanintodigitalsignals，suitableforlow—consum口tion，low—costandsmallsizedesign．Thedeviceonthevehicleiscomposedofpower，sensorboard，themainbOardandco锄unicationboard．AsthecomDonentofsensorboard，thesiliconphotoelectriccelltransformsradiation—ray

8、fromthetrackmarkintoelectricalsignal，whichisamplifiedbyoperationamplifierintovoltagesignalreshapedbythepulseshapingcircuit．Thepulsesignals