一种适应于钢轨断裂检查的传感装置的制作方法

本实用新型属于铁路安全监测技术领域，具体涉及一种适应于钢轨断裂检查的传感装置。

背景技术：

铁路运营线上的钢轨断裂，严重威胁行车安全，是导致行车事故的重大隐患之一。采取预防措施是避免断轨发生并引发事故的重要途径。实时断轨检测方法分为基于轨道电路原理和基于非轨道电路原理两类。我国铁路区间的zpw-2000轨道电路采用移频信号实现断轨检查。在车站内，采用移频或脉冲信号的轨道电路能够对无岔区段实现断轨检查，而电气化区段运用的25hz交流轨道电路，由于存在迂回回路，无法实现断轨检查。基于振动信号模式识别的方法可以安全可靠的实现岔区钢轨断裂实时监测。

现有的传感装置多为空气声和水声传感装置，适用于向空气、水中耦合或接收振动信号，不适合向钢轨中耦合或接收振动。现有传感装置通常将信号线中的地、信号线的屏蔽层、换能器壳体短接在一起，这种传感装置安装在钢轨上，若有雷击等强电磁干扰发生，无法保证信号不受干扰，甚至无法保证设备安全。钢轨为异形结构，且尖轨和心轨的尖端安装位置极为狭小，现有传感装置的尺寸和形状无法适应钢轨安装。安装在钢轨上的设备，其线缆需要具备很高的环境适应性，需要耐阳光辐照、耐腐蚀、耐踩踏、耐水泡等等，现有传感装置的线缆通常不具备这些能力。

因此，亟需研发一种可改善上述问题的适应于钢轨断裂检查的传感装置。

技术实现要素：

为改善上述技术问题，本实用新型提供一种适应于钢轨断裂检查的传感装置，所述传感装置包括振动发射设备、振动采集设备，所述振动发射设备、振动采集设备均安装在钢轨(10)上，且安装在钢轨(10)的不同位置上。

根据本实用新型的实施方案，所述振动发射设备包括第一压电陶瓷(1)、第一振动耦合介质(2)、第一外壳(3)、第一信号传输线缆(4)；

第一外壳(3)内由上到下依次设置有第一压电陶瓷(1)、第一振动耦合介质(2)；第一信号传输线缆(4)的一端连接第一压电陶瓷(1)，另一端连接激励信号发射器。

根据本实用新型的实施方案，所述振动采集设备包括第二压电陶瓷(5)、第二振动耦合介质(6)、第二外壳(7)、第二信号传输线缆(8)；

第二外壳(7)内由上到下依次设置有第二压电陶瓷(5)、第二振动耦合介质(6)；第二信号传输线缆(8)的一端连接第二压电陶瓷(5)，另一端连接接收信号处理器。

根据本实用新型的实施方案，所述振动采集设备包括温度传感器(9)；

温度传感器(9)设置在所述第二外壳(7)内；

温度传感器(9)设置在所述第二压电陶瓷(5)的上方。

根据本实用新型的实施方案，所述第一外壳(3)、第二外壳(7)的材质均选自金属。

根据本实用新型的实施方案，所述第一外壳(3)、第二外壳(7)的材质选自相同的金属或不同的金属；

所述金属选自钢、铁、铜、铝、镁、钛、锆、镍、铬、金、银、铂的任一种或任意几种所形成的合金。

根据本实用新型的实施方案，所述第一外壳(3)、第二外壳(7)的厚度小于1mm，易于传导振动。

根据本实用新型的实施方案，所述第一外壳(3)、第二外壳(7)均通过卡具安装在钢轨(10)的不同位置上。

根据本实用新型的实施方案，第一振动耦合介质(2)、第二振动耦合介质(6)均由绝缘材料制成；

第一压电陶瓷(1)与第一外壳(3)间绝缘，第二压电陶瓷(5)与第二外壳(7)间绝缘。

根据本实用新型的实施方案，所述第一振动耦合介质(2)、第二振动耦合介质(6)的材质选自纤维、橡胶、塑料、云母、石棉的至少一种，优选为橡胶，进一步优选为硬质橡胶。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种适用于钢轨断裂检查的传感装置，可以实现钢轨断裂的实时检查。本实用新型的第一压电陶瓷与第一外壳间绝缘、第二压电陶瓷与第二外壳绝缘设计，使得本实用新型的传感装置在雷电等电磁干扰条件下仍能正常使用。

1.本实用新型的振动耦合介质将压电陶瓷的两极电信号与外壳隔离开，同时也能实现振动信号在压电陶瓷和外壳之间良好的耦合。本实用新型通过对振动耦合介质的合理选择，可以确保振动传导效率只降低到80％以上。同样体积的传感装置，在进行绝缘改进后，在接收同样大小的振动信号后，输出的电信号只降低到改进后的80％以上。

2.本实用新型的外壳尺寸可适应岔区内尖轨尖端、心轨尖端等极小的安装空间，同时也能实现振动信号在外壳和钢轨之间良好的耦合。

3.本实用新型的信号传输线缆可耐受阳光照射、酸碱腐蚀、泡水、人员踩踏。

4.本实用新型的温度传感器可以修正振动采集设备在-40℃到80℃的温度范围内的输出信号漂移。

5.本实用新型的第一压电陶瓷、第二压电陶瓷采用弯曲振动的原理，具有灵敏度高、体积小的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例中的适应于钢轨断裂检查的传感装置；

其中，1-第一压电陶瓷，2-第一振动耦合介质，3-第一外壳，4-第一信号传输线缆，5-第二压电陶瓷，6-第二振动耦合介质，7-第二外壳，8-第二信号传输线缆，9-温度传感器，10-钢轨。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，适应于钢轨断裂检查的传感装置包括振动发射设备、振动采集设备，振动发射设备、振动采集设备均安装在钢轨(10)上，且安装在钢轨(10)的不同位置上。

振动发射设备包括第一压电陶瓷(1)、第一振动耦合介质(2)、第一外壳(3)、第一信号传输线缆(4)；第一压电陶瓷(1)、第一振动耦合介质(2)均设置在第一外壳(3)内，第一外壳(3)内由上到下依次设置有第一压电陶瓷(1)、第一振动耦合介质(2)；第一信号传输线缆(4)的一端连接第一压电陶瓷(1)，另一端连接激励信号发生器。

振动采集设备包括第二压电陶瓷(5)、第二振动耦合介质(6)、温度传感器(9)、第二外壳(7)、第二信号传输线缆(8)；

温度传感器(9)、第二压电陶瓷(5)、第二振动耦合介质(6)均设置在第二外壳(7)内，第二外壳(7)内由上到下依次设置有温度传感器(9)、第二压电陶瓷(5)、第二振动耦合介质(6)；第二信号传输线缆(8)的一端连接第二压电陶瓷(5)，另一端连接接收信号处理器。

所述第一外壳(3)、第二外壳(7)的材质均选自金属；所述金属可以选自钢、铁、铜、铝、镁、钛、锆、镍、铬、金、银、铂等的任一种或任意几种所形成的合金；所述第一外壳(3)、第二外壳(7)的材质可以选自相同的金属，也可以选自不同的金属。所述第一外壳(3)、第二外壳(7)均通过卡具安装在钢轨(10)的不同位置上。

第一外壳(3)、第二外壳(7)与钢轨(10)间的电阻均接近0，第一振动耦合介质(2)、第二振动耦合介质(6)均是绝缘的，第一信号传输线缆(4)内的线芯与第一外壳(3)间绝缘，第二信号传输线缆(8)内的线芯与第二外壳(7)间绝缘，第一压电陶瓷(1)与第一外壳(3)间绝缘，第二压电陶瓷(5)与第二外壳(7)绝缘。所述第一振动耦合介质(2)、第二振动耦合介质(6)的材质可以选自纤维、橡胶、塑料、云母、石棉等的至少一种。

当上述传感装置使用时，激励源电信号通过第一信号传输线缆(4)传输给振动发射设备的第一压电陶瓷(1)，第一压电陶瓷(1)的正负极分别接电信号的正负极，第一压电陶瓷(1)将电信号转换为机械振动，机械振动通过第一振动耦合介质(2)耦合到第一外壳(3)，第一外壳(3)通过卡具安装在钢轨(10)上，并将机械振动通过和钢轨(10)的接触面耦合到钢轨(10)上。钢轨(10)另一头安装有振动采集设备，第二外壳(7)通过卡具安装在钢轨(10)上，由钢轨(10)传递过来的振动信号耦合到第二外壳(7)，第二外壳(7)通过第二振动耦合介质(6)将机械振动耦合到第二压电陶瓷(5)，第二压电陶瓷(5)将机械振动转化为电信号，电信号通过第二信号传输线缆(8)发出并传输至接收信号处理器。温度传感器(9)实时反馈现场温度，振动发射设备和振动采集设备的电-振动转化效率和振动-电转化效率随温度变化会有很大的起伏，在对接收信号进行处理时可以根据现场温度进行补偿。

当雷击等强电磁干扰施加在钢轨(10)上时，不会影响第一信号传输线缆(4)、第一压电陶瓷(1)上的激励源电信号，也不会影响第二信号传输线缆(8)、第二压电陶瓷(5)上的接收端电信号，更不会通过第一信号传输线缆(4)、第二信号传输线缆(8)对激励信号发生器和接收信号处理器等设备造成伤害。

本申请的传感装置满足ip67的防护等级，第一信号传输线缆(4)和第二信号传输线缆(8)在阳光照射、酸碱腐蚀、泡水、人员踩踏的环境中，使用寿命大于5年。本申请的传感装置通过专用卡具固定在钢轨(10)上，在过车时保证不松脱，不对行车安全造成危害。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

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