感应无线位置检测系统设计与实现[图]

在自动控制系统中，有轨机车的位置检测技术是一项关键技术，它直接关系到机车自动化操作的基础能否稳固搭建。传统的位置检测方法通常面临着准确性、速度、可靠性等方面的挑战。因此，感应无线技术应运而生，该技术具备高重复性、高精度、高安全性、强适用性、强抗干扰性和高可靠性等优点，在工业生产领域特别是大型移动机车的自动化中得到了广泛应用。 感应无线位置检测技术是通过移动机车上的感应线圈与地面轨道旁的编码电缆之间的电磁感应来实现的。编码电缆和天线箱中的感应线圈之间的电磁感应产生感应信号，通过对信号的相位与幅度进行检测，进而精确地确定机车的位置。该技术运用了格雷码原理，即相邻码值之间只有一位二进制数不同，通过这种编码方式能有效地减少信号在传输过程中出现的误差。 感应无线位置检测系统的总体结构包括位置信号发生器、编码电缆、感应天线和位置检测器等组件。在实际操作中，位置信号发生器按照一定顺序，分时向编码电缆的不同对线发送载波信号，机车上的天线箱中的感应线圈则作为接收线圈，接收这些载波信号。位置检测器负责检测接收线圈所接收到的载波信号，以此来确定机车的位置。其中，感应天线箱安装在移动的机车上，与地面的编码电缆保持恒定的距离。 具体来说，系统采用了两种主要的检测方法：一般位置检测（APD）和高分辨率位置检测（HRPD）。APD检测通过分时发送载波信号，结合格雷码规则，利用载波信号的相位差异来确定接收线圈的位置。APD检测结构示意图如图3所示，通过分析接收信号的相位，可以得到机车位置的格雷码表示，并将其转换为十进制数来代表位置数据。 HRPD检测则是通过检测接收天线线圈感应信号的幅度来实现更高精度的位置测量。在HRPD检测中，位置信号发生器会对特定的传输对线发送载波信号，并检测感应信号的幅度，通过计算得出机车的精确位置。HRPD位置检测的原理如图4所示，通过分析天线箱线圈与传输对线之间的感应面积，可以计算出线圈中心相对于传输对线的位置。 在实际应用中，系统的设计和实施需要考虑到实际的轨道结构、电磁干扰、天线箱与编码电缆间的耦合关系以及载波信号的传输特性等因素，确保检测系统的可靠性和精确度。例如，编码电缆由编码电缆、连接电缆、匹配阻抗构成，这些因素都会影响最终的检测结果。 在实例分析中，通过对天线箱线圈在不同位置时接收信号的幅度进行测量，结合APD位置数据和HRPD计算公式，可以得到机车的综合位置ADD。以图4中的位置①为例，如果G2G1G0=010，即g=3，那么APD=2×r=30cm。如果测得传输对线G0的信号幅度为0.3，那么综合位置ADD可以通过特定的计算公式得到，从而实现了对移动机车位置的精确测量。 感应无线位置检测系统的设计与实施是机车自动控制领域中的一项重要技术革新。通过融合感应无线数据通信和位置检测，不仅提高了定位的精度和可靠性，还增强了整个系统的抗干扰能力。在未来的工业自动化发展中，感应无线位置检测技术将发挥越来越重要的作用。