УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПЕРЕГРЕТЫХ БУКС ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам контроля подвижного состава и предназначено для бесконтактного обнаружения перегретых букс железнодорожного транспорта методом регистрации электромагнитного излучения.
Известно устройство для обнаружения перегретых букс подвижного состава, содержащее корпус с закрывающимся заслонкой входным окном, поворотное зеркало, входной объектив, модулятор с двигателем, промежуточный объектив, приемник излучения, соединенный с предусилителем, фильтром и усилителем сигнала (см. пат. США №3998 549, НКИ 374/129, 1976 г.). Такое устройство обеспечивает определение температуры букс подвижного состава путем сравнения сигнала инфракрасного излучения от буксы с заранее откалиброванным значением. Однако с течением времени элементы конструкции подвергаются воздействию окружающей среды, например, осаждению пыли и грязи на объективы, что приводит к искажению излучаемого объектом сигнала и неправильному определению его температуры.
Известно устройство для обнаружения перегретых букс подвижного состава, содержащее размещенные в кожухе заслонку с двигателем, входной объектив, модулятор с двигателем, промежуточный объектив, приемник излучения, и блок обработки сигнала, которое снабжено эталонным элементом с нагревателем, обеспечивающим периодическую проверку правильности калибровки в ходе измерений (см. проспект фирмы VAE-НОА 90 S, 1994 г.) Проверка происходит с заданной оператором периодичностью путем сравнения известной температуры эталонного элемента с измеренной прибором температурой, при
заданном расхождении в значениях делается вывод о необходимости технического обслуживания прибора. Таким образом, точность определения температуры букс подвижного состава периодически снижается, при этом усложняется конструкция устройства и увеличивается его энергопотребление.
Техническим результатом при использовании предложенного устройства является повышение точности измерений при упрощении конструкции и снижении энергопотребления.
Этот результат достигается тем, что устройство для обнаружения перегретых букс подвижного состава содержит размещенные в кожухе заслонку с двигателем, входной объектив, модулятор с двигателем, промежуточный объектив, приемник излучения, снабженный термоэлектрическим охладителем, и блок обработки сигнала, причем заслонка снабжена датчиком температуры, а ее обращенная к приемнику излучения сторона выполнена в виде модели абсолютно черного тела. В частных случаях обращенная к приемнику сторона заслонки выполнена в виде шероховатой почерненной поверхности, что представляет собой модель абсолютно черного тела, а приемник излучения выполнен на основе материала CdHgTe и снабжен термоэлектрическим охладителем.
Новым в предложенном устройстве является то, что заслонка снабжена датчиком температуры, а ее обращенная к приемнику излучения сторона выполнена в виде модели абсолютно черного тела. Это позволяет непосредственно перед или сразу после проведенных измерений откалибровать прибор при закрытом положении заслонки по модели абсолютно черного тела в тех же условиях и при том же состоянии прибора, что и при производимых измерениях объекта, что и повышает точность измерения.
Приемник излучения выполнен на основе материала CdHgTe, так как он обладает хорошими чувствительностью и быстродействием, соответствующим режимам проводимых измерений.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором показана принципиальная схема устройства для обнаружения перегретых букс подвижного состава.
Устройство для обнаружения перегретых букс подвижного состава содержит кожух 1 с входным окном 2, напротив которого установлены заслонка 3 с двигателем 4, входной объектив 5, модулятор 6 с двигателем 7, промежуточный объектив 8, приемник излучения 9, соединенный с блок обработки сигнала 10. Заслонка 3 снабжена датчиком температуры, а ее обращенная к приемнику излучения 9 сторона выполнена в виде модели абсолютно черного тела, которая в частном случае может быть выполнена в виде нанесенного на заслонку слоя
Приемник излучения 9 может быть выполнен на основе материала CdHgTe и снабжен термоэлектрическим охладителем 11. Блок обработки сигнала 10 выполнен из типовых интегральных микросхем и представляет собой, например, соединенный с приемником излучения предварительный усилитель, подключенный к контроллеру с помощью аналогово-цифрового преобразователя, соединенного с устройствами визуализации или контроля оператора путевого движения (на чертеже не показаны).
Устройство работает следующим образом. В момент прохождения железнодорожного состава заслонка 3 находится в положении "открыто". Излучение от буксы фокусируется объективом 5 в плоскость модулятора 6. Диск модулятора выполнен с прорезями, обеспечивающими прерывание излучения от буксы с частотой 3,5-6 Гц, а его обращенная к приемнику излучения поверхность - зеркальная. После модулятора излучение от буксы промежуточным объективом 8 проецируется на чувствительную площадку приемника 9, Таким образом, на приемник в течение одного полупериода попадает излучение от буксы, а в течение следующего - приемник как бы "видит" сам себя. В первом случае на выходе приемника образуется сигнал, пропорциональный потоку излучения от буксы, а во втором - шум, пропорциональный температуре приемника излучения. Выходной сигнал приемника 9 поступает в блок обработки сигнала 10 и далее - на пульт оператора. После прохождения
железнодорожного состава заслонка 3 возвращается в положение "закрыто". Обращенная к приемнику излучения сторона заслонки 3 выполнена в виде черного тела с встроенным в него датчиком температуры, что позволяет непосредственно перед и сразу после проведенных измерений откалибровать прибор в том же состоянии и в тех же условиях окружающей среды, что и проводимые измерения. Это повышает оперативность и точность измерения температуры буксы.
Предложенная конструкция реализована при построении напольной камеры системы контроля температуры букс подвижного состава железных дорог и успешно прошла испытания в течение года. В качестве приемника излучения использовался приемник на основе CdHgTe, чувствительный в диапазоне 3-5 мкм, снабженный термоэлектрическим холодильником. Модель абсолютно черного тела - шероховатая почерненная поверхность на внутренней стороне заслонки сформирована пескоструйной обработкой и диффузным распылением матовой черной краски. Коэффициент излучения такой поверхности в спектральном диапазоне 3-5 мкм составляет 0,98. В качестве датчика температуры на заслонке установлен термоэлемент, обеспечивающий измерение абсолютной температуры заслонки, например, термистор ТРА-1.
Калибровка зависимости выходного сигнала от температуры модели абсолютно черного тела периодически корректируется по датчику температуры заслонки и соответствует состоянию всей оптико-электронной системы прибора и условиям проводимых измерений температуры букс подвижного состава.
Таким образом, по сравнению с прототипом предложенное устройство для обнаружения перегретых букс подвижного состава за счет наличия на заслонке модели абсолютно черного тела и датчика температуры позволяет оперативно проводить корректирующую калибровку, что повышает точность измерений, а отсутствие эталонного нагревателя упрощает конструкцию и снижает ее энергопотребление.