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- 加速度傳感器在鐵路中的應(yīng)用
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2021/5/18
VS9030被廣泛應(yīng)用于鐵路上振動(dòng)測(cè)量
特性
多量程系列產(chǎn)品，從 ±1g 到 ±200g
慣性、振動(dòng)和地震傳感器
高帶寬 (DC 到 >1000Hz ，變化率-5%)
優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性
嚴(yán)苛的環(huán)境（沖擊、振動(dòng)、溫度）
經(jīng)過資格認(rèn)證，可用在安全性至關(guān)重要的應(yīng)用中
簡(jiǎn)介
未來的列車系統(tǒng)將會(huì)整合越來越高的高科技技術(shù)，用以引導(dǎo)和控制車輛，減少維修費(fèi)用和便于檢查維修，同時(shí)，改善乘客和駕駛員的安全性和舒適性。因此，種類繁多的傳感器必會(huì)不斷納入現(xiàn)代化的火車中。
這些傳感器的一大分支是加速度傳感器，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。
各種技術(shù)（如：電容式、壓電式或壓阻式）之間存在互相競(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)，并不能提供相同層面的性能，顯然地，在長(zhǎng)期穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性和精度方面，規(guī)格最好的是電容式加速度傳感器。
Colibrys的加速度傳感器是基于硅MEMS的電容式傳感器。MEMS制造工藝過程中提供了一個(gè)替代傳統(tǒng)的宏觀機(jī)械加工和裝配的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)源于微電子工業(yè)，把傳統(tǒng)的集成電路（IC）工藝和特定的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)于低頻到中頻的測(cè)量（典型值可達(dá)1000Hz, 變化率5％），電容的方法能提供比其它技術(shù)方法更好的性能，在可靠性、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、信號(hào)噪聲、堅(jiān)固性、尺寸和功耗等方面。
COLIBRYS加速度傳感器內(nèi)部近景圖
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)域中的各種應(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)
改善乘客舒適性的高速列車傾斜控制系統(tǒng)
磁懸浮列車的位置監(jiān)控
控制系統(tǒng)
健康與使用監(jiān)控系統(tǒng)（HUMS）
運(yùn)輸過程中的振動(dòng)監(jiān)測(cè)
精確的列車定位
鐵路軌道安全和維護(hù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
鐵路技術(shù)中的 Colibrys加速度計(jì)
正如所報(bào)道的：運(yùn)動(dòng)傳感器產(chǎn)品有很多機(jī)會(huì)用于鐵路技術(shù)市場(chǎng)。Colibrys公司的MEMS電容式加速度傳感器在惡劣環(huán)境下的高可靠性已經(jīng)得到公認(rèn)，并已成功地獲得了鐵路應(yīng)用中安全性至關(guān)重要的資格認(rèn)證。
列車上的MEMS電容式加速度傳感器的最新和最重要的資質(zhì)之一就是在最新一代的德國(guó)ICE高速列車上的傾斜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。西門子公司已經(jīng)開發(fā)出一種轉(zhuǎn)向架監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)內(nèi)軸承磨損、傳動(dòng)軸、剎車或輪子的磨損和識(shí)別任何可能會(huì)引發(fā)的事故的、潛在的轉(zhuǎn)向架不穩(wěn)定性。這是由西門子交通集團(tuán)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)在每節(jié)車廂上使用24個(gè)Colibrys加速度傳感器，每一列車大約使用200個(gè)傳感器。最早的三列列車已在2010年生產(chǎn)，最終的系統(tǒng)資格認(rèn)證將在2011年。
擺式列車
擺式列車是另一個(gè)成熟的應(yīng)用。多年來，在許多國(guó)家，電容式加速度傳感器都被成功地集成和應(yīng)用。
Colibrys公司專門為鐵路應(yīng)用領(lǐng)域提供不同類型的加速度傳感器：
VS9000是 Colibrys公司為振動(dòng)傳感而設(shè)計(jì)的的產(chǎn)品，振動(dòng)傳感需要高帶寬，多量程g，體積小，專用信號(hào)調(diào)節(jié)。通常， 該系列產(chǎn)品覆蓋了±2g到±200g全量程，并提供從DC到1000 Hz條件下恒定的頻率響應(yīng)（變化率<5％）。
MS9000 產(chǎn)品系列是為需要長(zhǎng)期穩(wěn)定性的慣性傳感所設(shè)計(jì)的。
Si FlexTM 是世界上最好級(jí)別的地震傳感器，廣泛應(yīng)用于諸如橋梁和鐵軌的結(jié)構(gòu)振動(dòng)評(píng)估中。
工作原理
VS9000和MS9000傳感器通過單一的電源電壓（2.5V和5.5V之間）進(jìn)行工作，電流消耗很低（<0.5mA，5V時(shí)）。其輸出是一個(gè)比率式模擬電壓，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓為5 V時(shí)，滿量程加速度范圍的輸出電壓在0.5V和4.5V之間變化。 它必須有一個(gè)穩(wěn)定的電源，因?yàn)槿魏尾环�(wěn)定性都會(huì)直接傳送到輸出中。
該傳感器采用了完全獨(dú)立的20引腳LCC標(biāo)準(zhǔn)陶瓷封裝，以確保其全密封性。它的工作溫度范圍在-55°C至+125°C，并能在不降低性能的前提下承受6’000g加速度的沖擊。欲了解更多的技術(shù)信息，請(qǐng)參閱相應(yīng)的產(chǎn)品資料和規(guī)格說明。
結(jié)論
對(duì)于大多數(shù)國(guó)家快速增長(zhǎng)的高鐵市場(chǎng)，MEMS電容式加速度傳感器是部署新一代高速列車的最佳候選產(chǎn)品，人們將需要越來越多由可靠的和高精度加速度傳感器裝備的車載安全控制設(shè)備。
Colibrys公司是您在鐵路應(yīng)用領(lǐng)域合作的好伙伴，它可提供最優(yōu)異、最合適的加速度傳感器。
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