应变片在智能高铁上的应用
背景-国家规划
按照我国近期高速铁路规划,到2012年,我国将建成客运专线42条,总里程1.3万公里,其中时速250公里的线路有5000公里,时速300公里的线路有8000公里。
国内将形成“四横四纵”铁路快速客运通道,东部、中部和西部地区大多数大城市都纳入了这个规划。其中也包括西部*大的城市重庆。
高铁对传感器的技术指标
工作温度范围:-40℃ —— +120℃
压力测试:(1bar=0.1MPa)
在20℃温度下,施加5bar的外部压力,时间60分钟。
在20℃温度下,施加1bar的内部压力,时间60分钟。
绝缘强度试验:
与主电路相同的介电试验。用1500V直流摇表测信号线与外壳绝缘电阻,然后在所有导线(分别进行)与外壳之间施加4000V交流电压保持1min,漏电流应小于5mA,再次用1500V直流摇表测信号线与外壳绝缘电阻,绝缘电阻不下降。
电源中断
将试品输入标称电压电源,将试品的电源随机中断10次,每次10ms,用双踪示波器监视试品的输出信号,在每次断电终了后,应没有误脉冲发生,输出信号无明显变化。
射频抗扰度试验
传感器的屏蔽线在连接器端不与外部电路连接。
对于射频电磁场引起的传导干扰,按GB/T17626.6-2008进行,将试品输入标称电压电源,输出信号应能符合前面规定的技术要求。试验等级为(10V.rms 载波电压;150kHz~80MHz ;1kHz,80%AM; 源阻抗:150Ω),评判标准A级。
浪涌抗扰度试验
传感器的屏蔽线在连接器端不与外部电路连接。
对于浪涌,按GB/T17626.5-2008进行,将试品输入标称电压电源,输出信号应能符合前面规定的技术要求。试验等级为4级(4KV,1.2/50~8/20uS),在信号线和地(屏蔽层)间正反连续施加5次,每次时间间隔25s,评判标准B级。
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
按GB/T17626.4-2008进行试验,将试品输入标称电压电源,传感器输出信号满足前面规定的技术要求。试验等级为4 级(2kV 5/50ns Tr/Th 5kHz),使用电容夹,电容耦合,正负极化,评判标准A级。
振动、冲击试验
将三只试品按x、y、z 三个方向安装于振动试验适配器上,将试品的电缆及振动试验适配器再固定到振动试验台上。首先在同一个方向进行持续振动试验、其次做冲击试验,*后做功能性随机振动试验。一个方向完成后,再在其它两个方向上进行试验。持续振动试验时间为每个方向2小时,共6小时。冲击试验为每个方向正反各3次,共计18次。功能性随机振动试验每个方向5小时,共15小时。
其他技术要求:
1、防裂、防断、防脱
2、防火(燃烧性、发烟性、气体毒性等)
3、防霉、防虫
4、密封防护
5、极性保护
2.应变片在列车上的测试
高铁线路会遍布国内各地,不论是炙热的海南,还是严寒的东北,所以对于温度补偿和合使用寿命来说是一个很大的考验。
温度补偿方法:
1、应变片自我补偿,选择想接近的膨胀系数的应变片,一般不锈钢的选16,铝合金的选23。
2、导线补偿,接成桥电路,或者用三线式的应变片。
3、由于列车上现实条件的限制,所以用另外一片不受力的应变片来补偿的温度补偿方法明显不适用。*好的方法是使用十字交叉的应变片,然后根据泊松比来换算。
应力计算,泊松比简介
法国数学家 Simeom Denis Poisson为名。
横向应变与纵向应变之比值称为泊松比,也叫横向变形系数,它是反映材料横向变形的弹性常数。
在材料的比例极限内,由均匀分布的纵向应力所引起的横向应变与相应的纵向应变之比的**值。比如,一杆受拉伸时,其轴向伸长伴随着横向收缩(反之亦然),而横向应变 e' 与轴向应变 e 之比称为泊松比 V。材料的泊松比一般通过试验方法测定。
泊松比也分为主泊松比(PRXY)和次泊松比(NUXY)
两者的关系:PRXY/NUXY=EX/EY(EX、EY分别代表X、Y方向的单位拉/压应变)
准备材料
1、双轴普通应变片*******
2、胶带
3、涂层****
4、胶水*****
5、四芯连接端子
实际安装
步骤:
1、打磨。去除表面油污和其他杂质。
2、贴应变片
3、应变片表面涂****
4、铺设导线,在导线下方贴一层*****胶带(防静电),然后在导线上面再贴一层胶带。
5、*******涂好后静置12小时后,全部涂上*****
6、导线接4芯端子,后转接到采集仪器上。
这种方法可以有效的抗严寒,而且避免各种恶劣环境错产生的各种影响。寿命至少可以延长到3-5年。
智能列车的保养时间一般是3年,而且列车生产厂也是要求传感器至少3年的寿命。所以这样的方法完全能满足要求。
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