加速度計(jì)在鐵路中的應(yīng)用

特性

產(chǎn)品的款應(yīng)用范圍 ±1g 至 ±200g

慣性、振動(dòng)和地震傳感器

擴(kuò)展的帶寬 (DC 至>1kHz @ -5%)

出色的長(zhǎng)期穩(wěn)定性

惡劣環(huán)境（沖擊，振動(dòng)，溫度）

安全關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

介紹

    未來(lái)的列車(chē)系統(tǒng)將會(huì)集成越來(lái)越高的高科技技術(shù)，用以引導(dǎo)和控制車(chē)輛，減少維修費(fèi)用和便于維修規(guī)劃，同時(shí)，提高乘客和駕駛員的安全性和舒適性。因此，種類(lèi)繁多的傳感器必會(huì)不斷納入現(xiàn)代化的火車(chē)中。

    這些傳感器的一大部分是加速度計(jì)，它們可以檢測(cè)和測(cè)量各種形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，包括慣性力（加速度）、傾斜、振動(dòng)和沖擊。所應(yīng)用的各種不同技術(shù)，如電容式、壓電式或壓阻之間互相競(jìng)爭(zhēng)，以提供最佳的解決方案。然而，這些不同的傳感器的技術(shù)，提供不同級(jí)別的性能，而最好的顯然是電容產(chǎn)品，它們有良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性和精度度。

    Colibrys的加速度計(jì)是基于硅MEMS的電容式傳感器。MEMS制造工藝過(guò)程中提供了一個(gè)替代傳統(tǒng)的宏觀尺度的加工和裝配技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)源于微電子產(chǎn)業(yè)，并與集成電路（IC）和特定的MEMS加工工藝的技術(shù)相結(jié)合，研制生產(chǎn)出微觀機(jī)械結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。

    對(duì)于低中頻的測(cè)量（典型值可達(dá)1kHz @5％），電容的方法比其它技術(shù)在長(zhǎng)期的可靠性、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、信號(hào)噪聲、魯棒性、尺寸和功耗上有更高的性能。鐵路技術(shù)中的運(yùn)動(dòng)傳感器運(yùn)動(dòng)傳感器在鐵路技術(shù)領(lǐng)域的各種應(yīng)用。典型例子如下：

轉(zhuǎn)向架安全性和舒適度的監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)

提高乘客舒適性的高速列車(chē)傾斜控制系統(tǒng)

磁懸浮列車(chē)的位置監(jiān)控

控制系統(tǒng)

健康與使用監(jiān)控系統(tǒng)（HUMS）

運(yùn)輸過(guò)程中的震動(dòng)監(jiān)測(cè)

精確的列車(chē)定位

鐵路軌道安全和維護(hù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

應(yīng)用說(shuō)明

鐵路技術(shù)中的colibrys加速度計(jì)

    據(jù)報(bào)道，有許多將運(yùn)動(dòng)傳感器產(chǎn)品用于鐵路技術(shù)市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。Colibrys的MEMS電容式加速度計(jì)已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到他們?cè)趷毫迎h(huán)境下的高可靠性，并已成功地獲得了鐵路安全關(guān)鍵應(yīng)用的資格。

    列車(chē)上的MEMS電容式加速度計(jì)的最新和最重要的資格之一，是在最新一代的德國(guó)ICE高速列車(chē)上的傾斜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。西門(mén)子公司已開(kāi)發(fā)出一種轉(zhuǎn)向架監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)范圍內(nèi)軸承、傳動(dòng)軸、剎車(chē)或輪子的磨損和識(shí)別任何潛在的轉(zhuǎn)向架不穩(wěn)定，可能會(huì)引發(fā)的事故。這是由西門(mén)子交通有史以來(lái)設(shè)計(jì)和制造的第一個(gè)轉(zhuǎn)向架監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這種高度創(chuàng)新的轉(zhuǎn)向架監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用每車(chē)廂24個(gè)Colibrys傳感器，有些則每車(chē)安裝200個(gè)傳感器。最早的三列列車(chē)已在2010年生產(chǎn)，最終系統(tǒng)的資格將在2011年被認(rèn)定。

    擺式列車(chē)是另一個(gè)完善的應(yīng)用。因?yàn)樗鼈円言谠S多能成功整合電容式加速度計(jì)的國(guó)家應(yīng)用了好多年了。

Colibrys用于鐵路的不同類(lèi)型的加速度計(jì)：

•VS9000 Colibrys專(zhuān)為振動(dòng)傳感需要的產(chǎn)品，寬帶寬，可擴(kuò)展的g范圍，體積小，專(zhuān)用信號(hào)調(diào)節(jié)。通常該系列產(chǎn)品覆蓋全±2g到±200g的全量程，并提供從DC到1 kHz條件下恒定的頻率響應(yīng)（<5％的變化）。

•MS9000 產(chǎn)品系列是專(zhuān)為需要長(zhǎng)期穩(wěn)定性的慣性傳感器。

•SiFlexTM 是世界上最好級(jí)別的地震傳感器，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)例如橋梁和鐵軌的振動(dòng)評(píng)估。

工作原理

VS9000和MS9000傳感器工作于單一的電源電壓（2.5V和5.5V之間），電流消耗很低（<0.5mA，5V時(shí)）。在電源電壓為5V的全加速度范圍內(nèi)，輸出的是一個(gè)在0.5V和4.5V之間變化的比例的模擬電壓。它需要一個(gè)穩(wěn)定的電源，因?yàn)槿魏尾环�(wěn)定的會(huì)直接傳輸?shù)捷敵觥?/SPAN>

該傳感器是完全一體化的，封裝在一個(gè)20引腳LCC標(biāo)準(zhǔn)陶瓷外殼LCC20中，從而確保了充分的密封性。工作溫度范圍在-55°C至+125°C，能不降低性能的情況下承受6'000g沖擊。若需要進(jìn)一步的技術(shù)信息，請(qǐng)參閱相關(guān)的產(chǎn)品文件和規(guī)格。

總結(jié)

MEMS電容式加速度計(jì)是大多數(shù)國(guó)家快速增長(zhǎng)的高速列車(chē)鐵路市場(chǎng)的最佳人選，并且新一代高速列車(chē)的配置將需要越來(lái)越多車(chē)載安全控制設(shè)備，這就是需要可靠和高精度的加速度計(jì)。

Colibrys 是你明智的合作伙伴，為您的鐵路應(yīng)用提供最好和足夠的加速度計(jì)。