永磁轨道磁场不平顺检测系统的制作方法

1.本发明涉及磁浮技术领域，尤其涉及一种永磁轨道磁场不平顺检测系统。


背景技术：

2.对于多态耦合轨道交通动模试验平台而言，高温超导钉扎磁浮模型车需要实最高速度达到1500km/h级的试验模拟，意味着列车运行安全性、可靠性需具有一定的保证。
3.永磁轨道系统、直线电机系统作为高温超导钉扎磁浮列车的两大关键系统，其中永磁轨道系统为高温超导钉扎磁浮系统提供唯一的磁场输入源，保证其稳定可靠的悬浮导向行为，直线电机系统为高温超导钉扎磁浮系统提供唯一的牵引动力源，保证列车沿线路进行高速运行，可见永磁轨道系统与直线电机系统的状态与性能直接关系到磁浮列车的运行安全性，在高速试验运行前期进行永磁轨道磁场平顺性检测是十分必要的。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种永磁轨道磁场不平顺检测系统，能够准确检测永磁轨道磁场的平顺度，保证磁浮列车的运行安全性。
5.为实现上述目的，本发明提供一种永磁轨道磁场不平顺检测系统，包括：永磁轨道、与设于永磁轨道上方的驱动机构相连接的传感器支架、安装于传感器支架上的霍尔传感器阵列、与所述霍尔传感器阵列通讯连接的数据采集单元、与所述数据采集单元通讯连接的上位机，所述霍尔传感器阵列与所述永磁轨道相互间隔；所述传感器支架，用于跟随驱动机构沿永磁轨道的延伸方向行走；所述霍尔传感器阵列，用于按照预设的采集周期采集永磁轨道的磁场强度数据并传输至数据采集单元；所述数据采集单元，用于接收霍尔传感器阵列传输的磁场强度数据并传输至上位机中；所述上位机，用于根据磁场强度数据以及预设的磁场强度阈值确定判断所述永磁轨道的磁场强度是否正常。
6.所述霍尔传感器阵列包括依次间隔排列的多个横向霍尔传感器以及依次间隔排列的多个垂向霍尔传感器。
7.所述多个横向霍尔传感器沿所述永磁轨道的宽度方向排成一行；所述多个垂向霍尔传感器沿所述永磁轨道的宽度方向排成与所述多个横向霍尔传感器平行的另一行。
8.相邻的两个横向霍尔传感器之间间隔2~5mm，相邻的两个垂向霍尔传感器之间间隔2~5mm。
9.所述预设的采集周期为沿永磁轨道延伸方向每间隔10~50mm检测一次。
10.所述霍尔传感器阵列与所述永磁轨道之间相互间隔5~15mm。
11.所述数据采集单元安装在电气密闭仓内并跟随驱动机构一起行走。
12.所述上位机根据磁场强度数据以及预设的磁场强度阈值范围确定判断所述永磁轨道的磁场强度是否正常具体包括：接收数据采集单元传输来的磁场强度数据及该磁场强度数据对应的永磁轨道点位；将数据采集单元传输来的磁场强度数据与预设的磁场强度阈值进行比较，当磁场强度数据超出预设的磁场强度阈值判断该永磁轨道点位的磁场异常并报警，否则判断该永磁轨道点位的磁场正常。
13.所述上位机根据磁场强度数据以及预设的磁场强度阈值确定判断所述永磁轨道的磁场强度是否正常具体包括：接收数据采集单元传输来的磁场强度数据及所述磁场强度数据对应的永磁轨道点位；根据磁场强度数据及各个磁场强度数据对应的永磁轨道点位绘制磁场波动曲线；根据所述磁场波动曲线及预设的磁场强度阈值确定，所述永磁轨道的磁场波动率；将所述永磁轨道的磁场波动率与预设的波动率阈值进行比较，当所述磁场波动率超出预设的波动率阈值时，判定所述永磁轨道的整体磁场强度不平顺，否则判定所述永磁轨道的整体磁场强度平顺。
14.所述传感器支架与所述驱动机构解耦连接。
15.所述驱动机构为轨检车。
16.本发明的有益效果：本发明提供一种永磁轨道磁场不平顺检测系统，包括：永磁轨道、与设于永磁轨道上方的驱动机构相连接的传感器支架、安装于传感器支架上的霍尔传感器阵列、与所述霍尔传感器阵列通讯连接的数据采集单元、与所述数据采集单元通讯连接的上位机，所述霍尔传感器阵列与所述永磁轨道相互间隔；所述传感器支架，用于跟随驱动机构沿永磁轨道的延伸方向行走；所述霍尔传感器阵列，用于按照预设的采集周期采集永磁轨道的磁场强度数据并传输至数据采集单元；所述数据采集单元，用于接收霍尔传感器阵列传输的磁场强度数据并传输至上位机中；所述上位机，用于根据磁场强度数据以及预设的磁场强度阈值确定判断所述永磁轨道的磁场强度是否正常，能够准确检测永磁轨道磁场的平顺度，保证磁浮列车的运行安全性。
附图说明
17.为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
18.附图中，图1为本发明的永磁轨道磁场不平顺检测系统的结构示意图；图2为本发明的永磁轨道磁场不平顺检测系统的模块架构图。
具体实施方式
19.为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
20.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
21.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.在本技术中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本技术，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本技术。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本技术的描述变得晦涩。因此，本技术并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。
23.请参阅图1，本发明提供一种永磁轨道磁场不平顺检测系统，包括：永磁轨道10、与设于永磁轨道10上方的驱动机构相连接的传感器支架20、安装于传感器支架20上的霍尔传感器阵列30、与所述霍尔传感器阵列30通讯连接的数据采集单元40、与所述数据采集单元40通讯连接的上位机50，所述霍尔传感器阵列30与所述永磁轨道10相互间隔；所述传感器支架20，用于跟随驱动机构沿永磁轨道10的延伸方向行走；所述霍尔传感器阵列30，用于按照预设的采集周期采集永磁轨道的磁场强度数据并传输至数据采集单元40；所述数据采集单元40，用于接收霍尔传感器阵列30传输的磁场强度数据并传输至上位机50中；所述上位机50，用于根据磁场强度数据以及预设的磁场强度阈值确定判断所述永磁轨道10的磁场强度是否正常。
24.具体地，在本发明的一些实施例中，所述驱动机构为轨检车。
25.具体地，在实际过程工作时，由于工字轨与承轨平台是相互独立的结构部件，轨检车与永磁轨道10相互之间位置会存在较大波动，导致检测误差偏大，因此并本发明增设了一传感器支架20跟随驱动机构走行，与驱动机构解耦连接，实现磁场的稳定检测。
26.具体地，如图1所示，在本发明一些实施例中，所述霍尔传感器阵列30包括依次间隔排列的多个横向霍尔传感器31以及依次间隔排列的多个垂向霍尔传感器32，所述横向霍尔传感器31及垂向霍尔传感器32分别用于检测永磁轨道10的横向磁场与垂向磁场。
27.进一步地，如图1所示，在本发明的一些实施例中，所述多个横向霍尔传感器31沿所述永磁轨道10的宽度方向排成一行；所述多个垂向霍尔传感器32沿所述永磁轨道10的宽
度方向排成与所述多个横向霍尔传感器31平行的另一行，通过密集排列的横向霍尔传感器31及垂向霍尔传感器32实现对永磁轨道10的横向磁场与垂向磁场的高精度检测。
28.需要说明的是，相邻的两个横向垂向霍尔传感器31之间间隔及相邻的垂向霍尔传感器32之间间隔的设置需要综合考虑霍尔传感器结构大小、数量与磁场分布共同决定，若间隔太小会导致霍尔传感器无法安装，若间隔太大又会导致无法更精密的检测磁场的分布，据此，在本发明的一些实施例中综合考虑霍尔传感器结构大小、数量与磁场分布确定，相邻的两个横向霍尔传感器31之间间隔2~5mm，相邻的两个垂向霍尔传感器32之间间隔2~5mm，在此间隔区间内既能够保证霍尔传感器的顺利安装及布置，又能顺利完成磁场的高精度检测。
29.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述霍尔传感器阵列30包括24个横向霍尔传感器31及24个垂向霍尔传感器32，相邻的两个垂向霍尔传感器32之间间隔3.6mm。
30.具体地，所述预设的采集周期的设置需要综合考虑霍尔传感器阵列30采用的采集器的带宽与磁场分布共同决定，在轨检车的运行速度不变的情况下，预设的采集周期的越短，要求霍尔传感器阵列30采用的采集器的带宽越高，相应地成本也会越来越高，因此虽然采集周期越短，采集精度也会随之提高，但实际应用时考虑到采集器的带宽及成本，并不能无限制的缩短采集周期。
31.进一步地，综合考虑采集器的带宽及成本及对磁场的检测精度的需求，在本发明一些实施例中，所述霍尔传感器阵列30按照预设的采集周期采集永磁轨道的磁场强度数据，所述预设的采集周期为沿永磁轨道10延伸方向每间隔10~50mm检测一次。优选地，所述预设的采集周期为沿永磁轨道10延伸方向每间隔20mm检测一次。
32.具体地，霍尔传感器阵列30与永磁轨道10之间的间距应该与磁浮车辆的悬浮间隙相匹配，若霍尔传感器阵列30与永磁轨道10之间的间距相比于磁浮车辆的悬浮间隙的差异过大或过小，将导致检测得到平顺性数据并不能反应磁浮车辆的实际悬浮稳定性，也即该平顺性数据的是无意义的数据。
33.具体地，所述霍尔传感器阵列30与所述永磁轨道10之间相互间隔5~15mm，用户可根据实际检测需求调节传感器支架20的高度，进而实现对霍尔传感器阵列30与所述永磁轨道10之间的间隔的调节，优选地，在本发明的一些实施例中，磁浮车辆的悬浮间隙为10mm，所述霍尔传感器阵列30与所述永磁轨道10之间相互间隔15mm。
34.具体地，为了保证数据采集单元40的工作可靠性，本发明设置所述数据采集单元40安装在电气密闭仓内并跟随驱动机构一起行走，所述数据采集单元40通过无线通讯网络与上位机50通讯连接，所述上位机50通常设置与永磁轨道10所在的真空轨道外。
35.需要说明的是，所述上位机50根据磁场强度数据以及预设的磁场强度阈值范围确定判断所述永磁轨道10的磁场强度是否正常具体包括：接收数据采集单元40传输来的磁场强度数据及该磁场强度数据对应的永磁轨道10点位；将数据采集单元40传输来的磁场强度数据与预设的磁场强度阈值进行比较，当磁场强度数据超出预设的磁场强度阈值判断该永磁轨道10点位的磁场异常并报警，否则判断该永磁轨道10点位的磁场正常。
36.例如，在本发明的一些实施例中，所述预设的磁场强度阈值为0.35nt
±
0.5%，此时，当上位机50检测到数据采集单元40传输来的磁场强度数据超出0.35nt
±
0.5%时，将判断该永磁轨道10点位的磁场异常并报警。
37.具体地，所述上位机50根据磁场强度数据以及预设的磁场强度阈值确定判断所述永磁轨道10的磁场强度是否正常具体包括：接收数据采集单元40传输来的磁场强度数据及所述磁场强度数据对应的永磁轨道10点位；根据磁场强度数据及各个磁场强度数据对应的永磁轨道10点位绘制磁场波动曲线；根据所述磁场波动曲线及预设的磁场强度阈值确定，所述永磁轨道10的磁场波动率；将所述永磁轨道10的磁场波动率与预设的波动率阈值进行比较，当所述磁场波动率超出预设的波动率阈值时，判定所述永磁轨道10的整体磁场强度不平顺，否则判定所述永磁轨道10的整体磁场强度平顺。
38.例如，在本发明的一些实施例中，所述预设的波动率阈值为5%（不计边缘效应），此时根据检测得到的磁场强度数据绘制成磁场强度波动图，据此可以求出相对于永磁轨道10的全轨道范围内磁场波动率，当其超过5%时，可判定所永磁轨道10的磁场存在明显不平顺。
39.综上所述，本发明提供一种永磁轨道磁场不平顺检测系统，包括：永磁轨道、与设于永磁轨道上方的驱动机构相连接的传感器支架、安装于传感器支架上的霍尔传感器阵列、与所述霍尔传感器阵列通讯连接的数据采集单元、与所述数据采集单元通讯连接的上位机，所述霍尔传感器阵列与所述永磁轨道相互间隔；所述传感器支架，用于跟随驱动机构沿永磁轨道的延伸方向行走；所述霍尔传感器阵列，用于按照预设的采集周期采集永磁轨道的磁场强度数据并传输至数据采集单元；所述数据采集单元，用于接收霍尔传感器阵列传输的磁场强度数据并传输至上位机中；所述上位机，用于根据磁场强度数据以及预设的磁场强度阈值确定判断所述永磁轨道的磁场强度是否正常，能够准确检测永磁轨道磁场的平顺度，保证磁浮列车的运行安全性。
40.以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。