專利名稱：采用垂直之形板對軸溫探測系統(tǒng)紅外探頭進行標(biāo)定的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用垂直之形板對軸溫探測系統(tǒng)紅外探頭進行標(biāo)定的方法，屬于 測溫技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
紅外線軸溫探測系統(tǒng)(簡稱THDS)在鐵路運輸?shù)陌踩Ｕ瞎ぷ髦械玫搅碎L足的應(yīng) 用和發(fā)展，目前，在全國8萬公里的鐵路線上，安裝了 5000余套THDS設(shè)備，為防堵熱切軸事 故做出了杰出的貢獻。在THDS設(shè)備的運用中，探頭在線檢驗標(biāo)定工作，是保證紅外線軸溫探測系統(tǒng)正確 測量和預(yù)報熱軸的重要的作業(yè)程序，同時也是保證紅外線軸溫探測系統(tǒng)在野外環(huán)境下正常 運行的必不可少的例行工作。另一方面，鐵路運輸不斷發(fā)展的形勢下，列車運行速度達到每 小時二、三百公里以上，列車間隔縮短到5分鐘，THDS系統(tǒng)的探頭標(biāo)定工作只有在確保作業(yè) 質(zhì)量的前提下簡化軌邊操作流程、減少現(xiàn)場作業(yè)時間，才能滿足現(xiàn)實的要求。
當(dāng)前，在THDS的運用中實際使用的探頭在線標(biāo)定作業(yè)方法有靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)聯(lián) 檢兩種方法。一 靜態(tài)標(biāo)定；作業(yè)方法利用黑體、溫控儀、測溫槍、黑體架、激光器和軸箱模擬架等設(shè)備，對探 頭測溫準確度和安裝角度進行靜態(tài)在線檢測。作業(yè)流程(1)測溫準確度檢測將用溫控儀將黑體加熱到指定的溫度，分別扣在一側(cè)內(nèi)外 探探頭的探測窗口前5秒鐘左右，同時用測溫槍點測黑體的溫度。用測溫槍的點溫結(jié)果與 探測站主機測量的溫度進行比較，即檢測出探頭的測溫準確度。另一側(cè)的兩個探頭，可使用 同樣方法進行測量。(2)安裝角度檢測打開一側(cè)探頭掃描箱，將激光管插裝在一個探頭上，將軸箱模 擬架安置在鐵軌指定的位置上，觀察激光束是否從模擬架前靶的中心穿過并落在后靶指定 的位置上。另一側(cè)的兩個探頭，可使用同樣方法進行檢測。缺點(1)靜態(tài)標(biāo)定作業(yè)中，將測溫準確度檢測和探頭安裝角度檢測分為兩個流程，角度 檢測還需要打開掃描箱，操作煩瑣，作業(yè)時間長。(2)安插在探頭上的激光管，其光軸很可能與實際的光路不重合，不重合度也具有 隨機性，這樣檢測和調(diào)整探頭的安裝角度的誤差也會很大。二 動態(tài)標(biāo)定；作業(yè)方法將紅外線實驗檢測車加掛在正常行駛的列車中，利用檢測車中的模擬 軸箱和安裝在軸箱底部的Z形板，對探頭測溫準確度和安裝角度進行動態(tài)在線檢測。作業(yè)流程(1)紅外線實驗檢測車在經(jīng)過探測站時，將模擬軸箱和Z型板加熱到不同溫升段指定的溫度，打開模擬軸箱的電磁開關(guān)。(2)探測站在探測到紅外線實驗檢測車后，將所探測的模擬軸箱的溫度和Z型板 的波形傳送到檢測車(全路聯(lián)網(wǎng))上，與所設(shè)置的溫度進行對比，檢測所有探頭的測溫準確 度和探頭角度。缺點(1)動態(tài)檢測難以在需要時隨時檢測和重復(fù)驗證，所以需要地面標(biāo)定作業(yè)做為補充。(2)實驗車上Z形板是水平放置在軸箱下面的，所檢測的只是探頭的探測點落在Z 形板上的位置，不能推算出探頭的安裝角度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種采用垂直之形板對軸溫探測系統(tǒng)紅 外探頭進行標(biāo)定的方法，利用垂直放置在探頭與黑體之間的之形板的各條邊線，在水平移 動時與探頭光路切割的點，得到探頭光路的仰角和偏航角，用以檢測探頭的安裝角度及探 頭中心與軌內(nèi)側(cè)的距離，給出需要調(diào)整的數(shù)值；同時，將探頭測溫與黑體溫度比較，檢測探 頭的測溫準確度。本發(fā)明的采用垂直之形板對軸溫探測系統(tǒng)紅外探頭進行標(biāo)定的方法，包括以下幾 個步驟步驟一之形板進行水平移動，得到切割點；之形板垂直放置在探頭與黑體之間，同時垂直水平方向和鐵軌方向，平行于水平 方向的兩個邊為I1和I2，兩條斜邊為I3和I4 ；采用笛卡爾坐標(biāo)系，χ軸為水平面內(nèi)與鐵軌垂直由鐵軌內(nèi)側(cè)指向鐵軌外側(cè)的方向， y軸為水平面內(nèi)與鐵軌平行指向列車運行的方向，ζ軸為與水平面垂直由地面指向天空的 方向；探頭中心所在的與水平面垂直、與鐵軌方向平行的平面與χ軸的交點為χ軸的原 點；X軸的原點為X軸、y軸與Z軸的坐標(biāo)系原點；將紅外探頭對準黑體，之形板從坐標(biāo)系原點沿y軸水平移動，在移動的過程中，之 形板的四條邊I1U2U3U4分別產(chǎn)生？工名名和P4四個平面，這四個平面分別與探頭光路相 交，產(chǎn)生點A。A2, A3、A4四個交點，這四個交點位于平面Pp P2> P3和P4內(nèi)，四個點在之形板 上的投影的連線，構(gòu)成探頭光路在之形板上的掃描線，掃描線與之形板的交點為A/ ,A2'、 A3,、A4,；在之形板移動與探頭光路相交的過程中，通過電磁脈沖，將之形板的位置信息傳 輸給THDS系統(tǒng)，THDS系統(tǒng)記錄下探頭溫度響應(yīng)曲線與磁頭信號曲線，通過磁頭信號曲線， 對之形板的位置進行定位，隨著之形板的平移對探頭光路的切割和遮擋，探頭的響應(yīng)溫度 曲線相應(yīng)地進行起伏變化，通過探頭溫度響應(yīng)曲線與磁頭信號曲線得到H A3, A4點的y 軸坐標(biāo)n y3> Y4 ；其中THDS系統(tǒng)是紅外線軸溫探測系統(tǒng)；步驟二 測溫準確度檢測；在探頭響應(yīng)溫度曲線的y2與y3之間，取最大值為探頭所探測的黑體溫度，將探測到的黑體溫度與黑體的實際溫度進行比較，兩者的差值為探頭的測溫誤差，通過獲取探頭測溫誤差，對探頭測溫進行修正，保證探頭對軸溫測量點的準確度，確保列車安全；步驟三測量探頭光路的仰角和偏航角，進行探頭安裝角度的檢測；探頭光路與水平面的夾角為仰角，探頭光路與鐵軌方向的夾角稱為偏航角；在之 形板平移中I1 :z = hi(1)I1在與xy面平行、相距Ii1的平面P1內(nèi)；I2 :z = h2(2)I2在與xy面平行、相距h2的平面P2內(nèi)；
I3 :z = Cx+h3(3)I3在與y軸平行、水平斜率為C、ζ軸截距為h3的平面P3內(nèi)；I4 :z = Dx+h4(4)I4在與y軸平行、水平斜率為D、ζ軸截距為h4的平面P4內(nèi)；探頭光路的解析方程用面P5與面P6表示，P5為仰角面，即與χ軸平行，與yz軸垂 直的平面；P6為偏航角面，即與ζ軸平行，與xy軸垂直的平面；設(shè)P5 為ζ = tg α y+H(5)α為仰角面與xy面的夾角，即探頭光路的仰角，H為仰角面在ζ軸上的截距，即探 頭光路直線在ζ軸上的截距，也是探頭中心點與鐵軌平面的垂直距離；設(shè)P6 為y = _tg β x+G(6)β為偏航面與yz面的銳夾角，即探頭光路的偏航角，G為偏航面在y軸上的截距， 其在X軸上的截距為F = G/tg β(7)F為探頭中心與鐵軌內(nèi)側(cè)所在的yz面的垂直距離，即為安裝中所說的探頭與鐵軌 內(nèi)側(cè)的距離；式(5)、式(6)中的未知參數(shù)為tga、tgi3』和6，得到未知參數(shù)后，即得到了探頭 光路的解析方程；(1)測量探頭光路的仰角；具體為探頭光路在yz面上的投影線與y軸的夾角就是探頭的仰角，A1"點和A2"點為、、 A2在yz面上的投影點，通過投影線上的A1"點和A2"點計算投影線的斜率；A1與A2的y軸坐標(biāo)為I1和y2，則A1 ‘‘和A2 ‘‘的y軸坐標(biāo)也為I1和y2，貝U Δ y = y「y2，通過式(1)式(2)得到A1"和A2"的ζ軸坐標(biāo)Ii1和、，則Δζ = h「h2 ；探頭光路在yz面上的投影線的斜率為
Δζ h-L·…、tga = - = -^L(8)
Ay y!~y2根據(jù)式(5)得H = hrtg α Yl(9)由式(8)帶入式(9)，得<formula>formula see original document page 8</formula>(2)測量探頭光路的偏航角；具體為探頭光路在xy面上的投影線與y軸的夾角就是探頭的偏航角，A3" ‘、A4"‘為 八3、~在^面上的的投影點，通過投影線上的A3"‘點和A4"‘點計算投影線的斜率；、與、的7軸坐標(biāo)為73和74，、〃‘和A4"‘的y軸坐標(biāo)也為y3*y4，A3在仰角 為α的探頭光路上，由式(5)的，A3的ζ軸坐標(biāo)為Z3 = tg α y3+H(11)由式(3)得A3的χ軸坐標(biāo)X3(12)同理，得到A4的ζ軸坐標(biāo)為Z4 = tg α y4+H(13)由式(4)的A4的χ軸坐標(biāo)X4(14)得到A3與A4的三維坐標(biāo)，探頭光路在xy面上的投影線斜率<formula>formula see original document page 8</formula>由式(6)得G = y4+tg β X4(16)根據(jù)式(10)、式(11)、式(12)、式(13)、式(14)、(15)、得<formula>formula see original document page 8</formula>將tgi3、G帶入式(7)中，得到出F，即探頭中心距軌內(nèi)側(cè)的距離；通過上述得到探頭光路的仰角和偏航角，檢測探頭安裝角度及探頭中心與鐵軌內(nèi) 側(cè)的距離，對探頭的各種參數(shù)進行標(biāo)定，檢測探頭是否處于正常工作狀態(tài)，給出探頭參數(shù)的 調(diào)整值，對探頭工作參數(shù)進行修正，確保探頭列車軸溫的準確檢測與列車安全；上述方法是對一個探頭進行標(biāo)定，當(dāng)實際作業(yè)中，同側(cè)同一探測點安裝為雙探頭 時，另外一個探頭的探頭光路同時也與之形板相交，標(biāo)定方法同步驟一至步驟三，同時對同 側(cè)雙探頭測溫準確度與安裝角度進行檢測，同步完成。
本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)垂直之形板標(biāo)定法，具有容易操作、流程簡單、作業(yè)時間短的特點，能夠同時檢 驗雙探設(shè)備的兩個探頭的安裝角度和測溫精度，根據(jù)檢測結(jié)果給出需要調(diào)整探頭安裝角度 的具體參數(shù)。(2)本發(fā)明中同側(cè)雙探頭測溫準確度與安裝角度檢測同步完成。(3)檢測安裝角度，不需要打開掃描箱和安裝激光器，內(nèi)外探兩可探頭可同時檢 測，作業(yè)流程大為減少，一側(cè)標(biāo)定作業(yè)，真正上軌道的作業(yè)時間可縮短到15-20秒，作業(yè)時 間短；
(4)本發(fā)明測量探頭的實際光路，用探頭實際光路代替激光器光路，完全避免了激 光器光路與探頭光路不一致或探頭光路有幾何誤差的影響，檢測誤差小。


圖1是本發(fā)明的方法流程圖；圖2是本發(fā)明的之形板結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的之形板移動示意圖；圖4是本發(fā)明的之形板上探頭光路的掃描線示意圖；圖5是本發(fā)明的探頭溫度響應(yīng)曲線與磁頭信號曲線示意圖；圖6是本發(fā)明的仰角面和偏航角面表示探頭光路解析方程示意圖；圖7是本發(fā)明的探頭光路在yz平面的投影線示意圖；圖8是本發(fā)明的探頭光路在xy平面的投影線示意具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明是一種采用垂直之形板對軸溫探測系統(tǒng)紅外探頭進行標(biāo)定的方法，流程如 圖1所示，包括以下幾個步驟步驟一之形板進行水平移動，得到切割點；之形板如圖2所示，垂直放置在探頭與黑體之間，同時垂直水平方向和鐵軌方向， 平行于水平方向的兩個邊為I1和I2，兩條斜邊為I3和I4 ；采用笛卡爾坐標(biāo)系，χ軸為水平面內(nèi)與鐵軌垂直由鐵軌內(nèi)側(cè)指向鐵軌外側(cè)的方向， y軸為水平面內(nèi)與鐵軌平行指向列車運行的方向，ζ軸為與水平面垂直由地面指向天空的 方向。探頭中心所在的與水平面垂直、與鐵軌方向平行的平面與χ軸的交點為χ軸的原 點，所述的探頭中心為2#磁頭與3#磁頭間的中點；χ軸的原點即為χ軸、y軸與ζ軸的坐標(biāo) 系原點。將紅外探頭對準黑體，之形板從坐標(biāo)系原點沿y軸水平移動，在移動的過程中，之 形板的四條邊1” 12、13、I4分別產(chǎn)生Pi、p2、P3和P4四個平面，這四個平面分別與探頭光路 相交，產(chǎn)生點H A3、A4四個交點，這四個交點位于平面Pp P2> P3和P4內(nèi)，四個點在之形 板上的投影的連線，構(gòu)成探頭光路在之形板上的掃描線，如圖3、圖4所示，掃描線與之形板 的交點為A1' ,A2' ,A3'、A4‘。本發(fā)明在實際應(yīng)用中，之形板通過動力裝置帶動進行運動。
在之形板移動與探頭光路相交的過程中，通過電磁脈沖，將之形板的位置信息傳 輸給THDS系統(tǒng)，THDS系統(tǒng)記錄下探頭溫度響應(yīng)曲線與磁頭信號曲線，如圖5所示，通過磁 頭信號曲線，對之形板的位置進行定位，隨著之形板的平移對探頭光路的切割和遮擋，探頭 的響應(yīng)溫度曲線相應(yīng)地進行起伏變化；第一個磁頭信號代表之形板的起點位置，即坐標(biāo)原點lo, y0為測量之形板位置的 定位點，以％為基準，之形板每移動某固定距離，THDS系統(tǒng)收到一個磁頭信號，通過磁頭信 號測量之形板在平移過程中的位置。探頭的響應(yīng)溫度曲線第一個下降沿為之形板I4邊切割的位置，下降沿的中點為之 形板此時與探頭光路的交點A4，通過磁頭信號測量得到A4的y坐標(biāo)為y4 ；隨后上升沿的中 點為I3與探頭光路的交點A3的位置,A3的y坐標(biāo)為y3 ；第二個下降沿中點為I2與探頭光路 的交點A2的位置，A2的y坐標(biāo)為y2 ；最后的上升沿沿中點為I1與探頭光路的交點A1, A1的 y坐標(biāo)為YiO步驟二 測溫準確度檢測；如圖5所示，在探頭響應(yīng)溫度曲線的y2與y3之間，取最大值為探頭 所探測的黑體 溫度，將探測到的黑體溫度與黑體的實際溫度進行比較，兩者的差值為探頭的測溫誤差，通 過獲取探頭測溫誤差，對探頭測溫進行修正，保證探頭對軸溫測量點的準確度，確保列車安全。步驟三測量探頭光路的仰角和偏航角，進行探頭安裝角度的檢測；探頭光路與水平面的夾角為仰角，探頭光路與鐵軌方向的夾角稱為偏航角。在之 形板平移中I1=Z = Ii1(1)I1在與Xy面平行、相距hi的平面P1內(nèi)。I2 :Z = h2(2)I2在與xy面平行、相距h2的平面P2內(nèi)。I3 :z = Cx+h3(3)I3在與y軸平行、水平斜率為C、ζ軸截距為h3的平面P3內(nèi)。I4 :z = Dx+h4(4)I4在與y軸平行、水平斜率為D、ζ軸截距為h4的平面P4內(nèi)。在解析幾何中，用包含一條直線的兩個平面的方程表示這條直線的解析方程。如 圖6所示，探頭光路的解析方程用面P5與面P6表示，P5為仰角面，即與χ軸平行，與yz軸垂 直的平面；P6為偏航角面，即與ζ軸平行，與xy軸垂直的平面。設(shè)卩5為:ζ = tg α y+H(5)α為仰角面與xy面的夾角，即探頭光路的仰角，H為仰角面在ζ軸上的截距，即探 頭光路直線在ζ軸上的截距，也是探頭中心點與鐵軌平面的垂直距離。設(shè)P6 為y = -tg β x+G (6)β為偏航面與yz面的銳夾角，即探頭光路的偏航角，G為偏航面在y軸上的截距， 其在X軸上的截距為
F = G/tg^(7)F為探頭中心與鐵軌內(nèi)側(cè)所在的yz面的垂直距離，即為安裝中所說的探頭與鐵軌 內(nèi)側(cè)的距離。式(5)、式(6)中的未知參數(shù)為tga、tgi3、H和G，得到未知參數(shù)后，即得到了探頭 光路的解析方程。(1)測量探頭光路的仰角；通過探頭光路與I1U2的交點ApA2獲得探頭光路與水平面的夾角，然后通過I1和 I2的解析方程，得到投影線上A1'與A2'之間的距離。具體為如圖7所示，探頭光路在yz面上的投影線與y軸的夾角就是探頭的仰角，A1"點和 A2"點為ApA2在72面上的投影點，通過投影線上的A1"點和A2"點計算投影線的斜率。
A1與A2的y軸坐標(biāo)為I1和y2，則A1 ‘‘和A2 ‘‘的y軸坐標(biāo)也為I1和y2，貝U Δ y = y「y2，通過式(1)式(2)得到A1"和A2"的ζ軸坐標(biāo)Ii1和、，則Δζ = h「h2 ；探頭光路在yz面上的投影線的斜率為
Δζ h~Ktga = 了二二~~(8)
Ay根據(jù)式(5)得H = Iiftgay1(9)由式(8)帶入式(9)，得H =(10)
y\-yi(2)測量探頭光路的偏航角；通過步驟⑴得到的仰角，測量探頭光路與13、14的交點A3、A4的位置，得到A3、A4 的三維坐標(biāo)，A3與A4的連線即為探頭光路所在直線，獲取探頭光路的解析方程，通過探頭光 路的解析方程，得到偏航角和探頭中心與鐵軌內(nèi)側(cè)的距離，然后進行探頭安裝角度的檢測。 具體為如圖8所示，探頭光路在xy面上的投影線與y軸的夾角就是探頭的偏航角， A3" ‘、A4〃 ‘為、、^在^面上的投影點，通過投影線上的A3"‘點和A4"‘點計算投影 線的斜率。、與、的7軸坐標(biāo)為73和74，、〃‘和A4"‘的y軸坐標(biāo)也為yjny4，A3在仰角 為α的探頭光路上，由式(5)的，A3的ζ軸坐標(biāo)為Z3 = tg a y3+H(11)由式(3)得A3Wx軸坐標(biāo)X3=fi^(12)同理，得到A4的ζ軸坐標(biāo)為Z4 = tg a y4+H(13)由式(4)的A4的χ軸坐標(biāo)X4(14)得到A3與A4的三維坐標(biāo)，探頭光路在xy面上的投影線斜率<formula>formula see original document page 12</formula>由式(6)得
<formula>formula see original document page 12</formula>根據(jù)式(10)、式(11)、式(12)、式(13)、式(14)、(15)、得
<formula>formula see original document page 12</formula>根據(jù)式(14)、式(16)、式(17)得<formula>formula see original document page 12</formula>
tga、tgi3是安裝仰角和偏航角。將tgi3、G帶入式(7)中，得到出F，即探頭中心 距軌內(nèi)側(cè)的距離。通過上述得到探頭光路的仰角和偏航角，檢測探頭安裝角度及探頭中心與鐵軌內(nèi) 側(cè)的距離，對探頭的各種參數(shù)進行標(biāo)定，檢測探頭是否處于正常工作狀態(tài)，給出探頭參數(shù)的 調(diào)整值，對探頭工作參數(shù)進行修正，確保探頭列車軸溫的準確檢測，確保列車安全。上述方法是對一個探頭進行標(biāo)定，當(dāng)實際作業(yè)中，同側(cè)同一探測點安裝為雙探頭 時，另外一個探頭的探頭光路同時也與之形板相交，標(biāo)定方法同步驟一至步驟三，同時對同 側(cè)雙探頭測溫準確度與安裝角度進行檢測，同步完成。本發(fā)明中將黑體表面溫度溫度起伏控制在0. IC以內(nèi)，經(jīng)過校正的接觸測溫器件 測溫準確度也可以控制在0. IC以內(nèi)，有效地檢測紅外線軸溫探測系統(tǒng)探測站設(shè)備的測溫 準確度。將之形板的加工精度可控制在0. Imm以內(nèi)，安裝精度經(jīng)過校準以后，總體上控制 在Imm以內(nèi)。磁頭信號的精度也可控制在Imm以內(nèi)，即之形板每平移Imm就要給出一個磁 頭信號。響應(yīng)溫度曲線的噪聲起伏有兩方面原因，一是探頭的噪聲引起的，探頭的噪聲都控 制在IOOmv以內(nèi)，通過提高黑體表面與之形板表面紅外線輻射能量之差和采樣頻率，通過 程序濾波可消除大部份的噪聲的影響；另一是黑體溫控的起伏造成的，這受高黑體的控溫 精度影響。通過采取上述措施，本發(fā)明對探頭安裝位置的檢測精度可達到5mm以內(nèi)。
權(quán)利要求
一種采用垂直之形板對軸溫探測系統(tǒng)紅外探頭進行標(biāo)定的方法，其特征在于，包括以下幾個步驟步驟一之形板進行水平移動，得到切割點；之形板垂直放置在探頭與黑體之間，同時垂直水平方向和鐵軌方向，平行于水平方向的兩個邊為l1和l2，兩條斜邊為l3和l4；采用笛卡爾坐標(biāo)系，x軸為水平面內(nèi)與鐵軌垂直由鐵軌內(nèi)側(cè)指向鐵軌外側(cè)的方向，y軸為水平面內(nèi)與鐵軌平行指向列車運行的方向，z軸為與水平面垂直由地面指向天空的方向；探頭中心所在的與水平面垂直、與鐵軌方向平行的平面與x軸的交點為x軸的原點；x軸的原點為x軸、y軸與z軸的坐標(biāo)系原點；將紅外探頭對準黑體，之形板從坐標(biāo)系原點沿y軸水平移動，在移動的過程中，之形板的四條邊l1、l2、l3、l4分別產(chǎn)生P1、P2、P3和P4四個平面，這四個平面分別與探頭光路相交，產(chǎn)生點A1、A2、A3、A4四個交點，這四個交點位于平面P1、P2、P3和P4內(nèi)，四個點在之形板上的投影的連線，構(gòu)成探頭光路在之形板上的掃描線，掃描線與之形板的交點為A1′、A2′、A3′、A4′；在之形板移動與探頭光路相交的過程中，通過電磁脈沖，將之形板的位置信息傳輸給THDS系統(tǒng)，THDS系統(tǒng)記錄下探頭溫度響應(yīng)曲線與磁頭信號曲線，通過磁頭信號曲線，對之形板的位置進行定位，隨著之形板的平移對探頭光路的切割和遮擋，探頭的響應(yīng)溫度曲線相應(yīng)地進行起伏變化，通過探頭溫度響應(yīng)曲線與磁頭信號曲線得到A1、A2、A3、A4點的y軸坐標(biāo)y1、y2、y3、y4；其中THDS系統(tǒng)是紅外線軸溫探測系統(tǒng)；步驟二測溫準確度檢測；在探頭響應(yīng)溫度曲線的y2與y3之間，取最大值為探頭所探測的黑體溫度，將探測到的黑體溫度與黑體的實際溫度進行比較，兩者的差值為探頭的測溫誤差，通過獲取探頭測溫誤差，對探頭測溫進行修正，保證探頭對軸溫測量點的準確度，確保列車安全；步驟三測量探頭光路的仰角和偏航角，進行探頭安裝角度的檢測；探頭光路與水平面的夾角為仰角，探頭光路與鐵軌方向的夾角稱為偏航角；在之形板平移中l(wèi)1z＝h1(1)l1在與xy面平行、相距h1的平面P1內(nèi)；l2z＝h2(2)l2在與xy面平行、相距h2的平面P2內(nèi)；l3z＝Cx+h3(3)l3在與y軸平行、水平斜率為C、z軸截距為h3的平面P3內(nèi)；l4z＝Dx+h4(4)l4在與y軸平行、水平斜率為D、z軸截距為h4的平面P4內(nèi)；探頭光路的解析方程用面P5與面P6表示，P5為仰角面，即與x軸平行，與yz軸垂直的平面；P6為偏航角面，即與z軸平行，與xy軸垂直的平面；設(shè)P5為z＝tgαy+H (5)α為仰角面與xy面的夾角，即探頭光路的仰角，H為仰角面在z軸上的截距，即探頭光路直線在z軸上的截距，也是探頭中心點與鐵軌平面的垂直距離；設(shè)P6為y＝-tgβx+G (6)β為偏航面與yz面的銳夾角，即探頭光路的偏航角，G為偏航面在y軸上的截距，其在x軸上的截距為F＝G/tgβ (7)F為探頭中心與鐵軌內(nèi)側(cè)所在的yz面的垂直距離，即為安裝中所說的探頭與鐵軌內(nèi)側(cè)的距離；式(5)、式(6)中的未知參數(shù)為tgα、tgβ、H和G，得到未知參數(shù)后，即得到了探頭光路的解析方程；(1)測量探頭光路的仰角；具體為探頭光路在yz面上的投影線與y軸的夾角就是探頭的仰角，A1″點和A2″點為A1、A2在yz面上的投影點，通過投影線上的A1″點和A2″點計算投影線的斜率；A1與A2的y軸坐標(biāo)為y1和y2，則A1″和A2″的y軸坐標(biāo)也為y1和y2，則Δy＝y(tǒng)1-y2，通過式(1)式(2)得到A1″和A2″的z軸坐標(biāo)h1和h2，則Δz＝h1-h2；探頭光路在yz面上的投影線的斜率為 <mrow><mi>tg&alpha;</mi><mo>=</mo><mfrac> <mi>&Delta;z</mi> <mi>&Delta;y</mi></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>2</mn></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>2</mn></msub> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>根據(jù)式(5)得H＝h1-tgαy1(9)由式(8)帶入式(9)，得 <mrow><mi>H</mi><mo>=</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn></msub><mfrac> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <mrow><msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>2</mn></msub> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>10</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>(2)測量探頭光路的偏航角；具體為探頭光路在xy面上的投影線與y軸的夾角就是探頭的偏航角，A3′″、A4′″為A3、A4在xy面上的的投影點，通過投影線上的A3′″點和A4′″點計算投影線的斜率；A3與A4的y軸坐標(biāo)為y3和y4，A3′″和A4′″的y軸坐標(biāo)也為y3和y4，A3在仰角為α的探頭光路上，由式(5)的，A3的z軸坐標(biāo)為z3＝tgαy3+H(11)由式(3)得A3的x軸坐標(biāo) <mrow><msub> <mi>x</mi> <mn>3</mn></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>z</mi> <mn>3</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>3</mn></msub> </mrow> <mi>C</mi></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>12</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>同理，得到A4的z軸坐標(biāo)為z4＝tgαy4+H(13)由式(4)的A4的x軸坐標(biāo) <mrow><msub> <mi>x</mi> <mn>4</mn></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>z</mi> <mn>4</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>4</mn></msub> </mrow> <mi>D</mi></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>14</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>得到A3與A4的三維坐標(biāo)，探頭光路在xy面上的投影線斜率 <mrow><mo>-</mo><mi>tg&beta;</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>x</mi> <mn>4</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>x</mi> <mn>3</mn></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>y</mi> <mn>4</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>3</mn></msub> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>15</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>由式(6)得G＝y(tǒng)4+tgβx4(16)根據(jù)式(10)、式(11)、式(12)、式(13)、式(14)、(15)、得 <mrow><mi>tg&beta;</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>[</mo><mfrac> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mn>3</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>y</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>3</mn></msub><mo>]</mo> </mrow> <mrow><mi>C</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mn>4</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>y</mi><mn>3</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mfrac> <mrow><mo>[</mo><mfrac> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mn>4</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>y</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>4</mn></msub><mo>]</mo> </mrow> <mrow><mi>D</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mn>4</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>y</mi><mn>3</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>17</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>根據(jù)式(14)、式(16)、式(17)得 <mrow><mi>G</mi><mo>=</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>4</mn></msub><mo>+</mo><mfrac> <mrow><mo>[</mo><mfrac> <mrow><mfrac> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mn>3</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>y</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>3</mn></msub> </mrow> <mi>C</mi></mfrac><mo>]</mo><mo>-</mo><mo>[</mo><mfrac> <mrow><mfrac> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mn>4</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>y</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>4</mn></msub> </mrow> <mi>D</mi></mfrac><mo>]</mo> </mrow> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mn>4</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>y</mi><mn>3</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mi>D</mi><mo>[</mo><mfrac> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>y</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mn>4</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>y</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>h</mi> <mn>4</mn></msub><mo>]</mo> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>18</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>將tgβ、G帶入式(7)中，得到出F，即探頭中心距軌內(nèi)側(cè)的距離；通過上述得到探頭光路的仰角和偏航角，檢測探頭安裝角度及探頭中心與鐵軌內(nèi)側(cè)的距離，對探頭的各種參數(shù)進行標(biāo)定，檢測探頭是否處于正常工作狀態(tài)，給出探頭參數(shù)的調(diào)整值，對探頭工作參數(shù)進行修正，確保探頭列車軸溫的準確檢測與列車安全；上述方法是對一個探頭進行標(biāo)定，當(dāng)實際作業(yè)中，同側(cè)同一探測點安裝為雙探頭時，另外一個探頭的探頭光路同時也與之形板相交，標(biāo)定方法同步驟一至步驟三，同時對同側(cè)雙探頭測溫準確度與安裝角度進行檢測，同步完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用垂直之形板對軸溫探測系統(tǒng)紅外探頭進行標(biāo)定的方法， 其特征在于，步驟一中所述的，\、4、^、~點的7軸坐標(biāo)71、^、^、74具體獲取方法為在探頭溫度響應(yīng)曲線與磁頭信號曲線中，第一個磁頭信號代表之形板的起點位置，即 坐標(biāo)原點yo，y0為測量之形板位置的定位點，以yo為基準，之形板每移動某固定距離，THDS 系統(tǒng)收到一個磁頭信號，通過磁頭信號測量之形板在平移過程中的位置；探頭的響應(yīng)溫度曲線第一個下降沿為之形板14邊切割的位置，下降沿的中點為之形板 此時與探頭光路的交點A4，通過磁頭信號測量得到A4的y坐標(biāo)為y4 ；隨后上升沿的中點為 13與探頭光路的交點A3的位置，A3的y坐標(biāo)為y3 ；第二個下降沿中點為12與探頭光路的交 點A2的位置，A2的y坐標(biāo)為y2 ；最后的上升沿沿中點為“與探頭光路的交點~的y坐 標(biāo)為Yi°
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用垂直之形板對軸溫探測系統(tǒng)紅外探頭進行標(biāo)定的方法，能夠同時標(biāo)定紅外線軸溫探測系統(tǒng)的雙探紅外線探頭的安裝角度和測溫準確度。本發(fā)明包括以下步驟步驟一之形板進行水平移動，得到切割點；步驟二測溫準確度檢測；步驟三測量探頭光路的仰角和偏航角，進行探頭安裝角度的檢測。本發(fā)明具有容易操作、流程簡單、作業(yè)時間短的特點，能夠同時檢驗雙探設(shè)備的兩個探頭的安裝角度和測溫精度，根據(jù)檢測結(jié)果給出需要調(diào)整探頭安裝角度的具體參數(shù)。
文檔編號G01J5/02GK101832820SQ20101015263
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者關(guān)亮, 姜云緋, 朱波 申請人:北京康拓紅外技術(shù)有限公司