智能压力检测系统测量精度设计与分析

第３２卷第６期中国测试技术

２００６年１１月ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶ０１．３２Ｎｏ．６Ｎｏｖ．２００６

智能压力检测系统测量精度设计与分析

张永春

（常州工学院电子信息与电气工程学院，江苏常州２１３００２）

摘要：在对机车制动系统的压力信息在线监测必要性后，根据机车运行过程中制动系统在各工况下的实际工作情况。从理论上计算分析了压力检测系统必需达到的检测精度，以理论计算结果作为设计依据，对压力检测系统各环节的误差进行计算与分配，并根据计算结果对压力检测系统中各构成环节进行参数设计和元器件选择。实验结果表明根据各环节误差分析结果设计的系统的检测精度达到了设计要求。

关键词：精度；传感器；误差分析；数据采集；Ａ／Ｄ转换器；制动系统；实验结果

中图分类号：ＴＨ８２文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－－４９８４（２００６）０６－０（０６－０３

Ｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ

ＺＨＡＮＧＹｏｎｇ－ｃｈｕｎ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃ，ＣｈａｎｇｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ２１３００２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｎｅｅｄｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｔｈｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｄｅｌｅｔｉｏｎ

ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ

ｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｗｏｒｋｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｆｉｏｎ，ｉｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｔｈｅｅｌｒｏｒｏｆｅｖｅｒｙｐａｒｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｆｉｎｉｓｈｅｄｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｃｈｏｉｃｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｅｓｔｏｆｄｅｓｉｇｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ；Ｓｅｎｓｏｒｓ；Ｅｒｒｏｒａｎａｌｙｓｉｓ；Ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；Ａ／Ｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ；Ｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔ

列车提速需要解决的首要技术问题之一就是制动问题。首先，铁路机车的制动系统经常处于频繁起动、环境恶劣、连续较长时问的运转、冲击频繁以及振动剧烈的运行状态下，因制动系统出现故障导致的事故频繁发生，随着机车运行速度的不断提高，由制动系统故障引起的行车事故将更加突出。其次，为了科学的安排“状态”维修计划以节约和降低维修成本，机车运用、维修等部门要求及时了解机车制动系统的运用状态，完成这些任务必然要求对机车制动系统进行在线监测。能够反映机车制动系统正常与否的状态信息很多，但最能反映机车制动系统状态的是压力信息，对机车制动系统进行在线监测时，主要任务是监测制动系统中的各个压力信息。因此压力检测系统的设计是实现以计算机控制技术为基础的机车制动系统在线监测装置中的一项重内容。

１系统检测精度的设计要求及误差构成将传感器、信号调理电路、数据采集系统组建

收稿日期：２００６－０４—１０；收到修改稿日期：２００６－０６—１７

作者简介：张永春（１９７５－），男，讲师，研究方向：计算机控制技术。为一个检测系统的基本原则是使检测系统的性能达到预先规定的要求。对于机车制动系统而言，需要检测的信号是气体压力。机车运行在不同工况时对制动系统中各个压力变化的要求也不同，设计智能压力检测系统时考虑到成本、安装等问题，采用多路压力信号共用一个ＭＤ转换器进行数据采集的方式较为合适。因此检测系统应以测量精度要求最高的压力信号为基础进行设计。根据电力机车制动系统中各压力的允许波动范围，表１中给出了各重要压力测量精度的要求。

表１几个主要被测压力的精度要求（单位：ｋＰａ）

从表１可以看出，若选用满量程输出为１０００ｋＰａ的传感器，则要求系统的检测误差应小于ｌＯｋＰａ，以引用误差来表示，即要求系统的检测精度达到１．０％。设构成压力检测系统的各环节如图１所示，其中各环节分别为：压力传感器，ｓＪ表示传感器

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