感應無(wú)線(xiàn)位置檢測系統設計與實(shí)現

摘要：在有軌機車(chē)自動(dòng)控制中，需要對移動(dòng)機車(chē)位置進(jìn)行精確測量，為此設計了一套感應無(wú)線(xiàn)位置檢測系統。該系統是基于電磁感應原理，通過(guò)檢測天線(xiàn)箱線(xiàn)圈與編碼電纜的感應電動(dòng)勢相位和幅度，得到移動(dòng)機車(chē)的位置。介紹了感應無(wú)線(xiàn)位置檢測系統的基本框架，闡述了系統基本工作原理，推導了位置檢測公式，設計了位置檢測電路模型，并進(jìn)行了無(wú)線(xiàn)感應位置檢測實(shí)驗。結果表明：感應無(wú)線(xiàn)位置檢測系統檢測精度高，抗干擾能力強，可滿(mǎn)足移動(dòng)機車(chē)精確定位的要求。
關(guān)鍵詞：感應無(wú)線(xiàn)；位置檢測；編碼電纜；檢測精度

0 引言
工業(yè)作業(yè)機車(chē)的自動(dòng)定位是機車(chē)自動(dòng)化操作的基礎，它要求檢測裝置能精確、快速、可靠地檢測機車(chē)行走位置。感應無(wú)線(xiàn)技術(shù)是二十世紀七十年代末在日本發(fā)展起來(lái)的一項新的工業(yè)應用技術(shù)，主要是針對工業(yè)生產(chǎn)中大型移動(dòng)機車(chē)的自動(dòng)化而研制的。感應無(wú)線(xiàn)位置檢測是通過(guò)安裝在移動(dòng)機車(chē)上的天線(xiàn)箱中的感應線(xiàn)圈與敷設在地面軌道旁的編碼電纜中傳輸對線(xiàn)之間的電磁感應，檢測感應信號的相位與幅度，從而得到移動(dòng)機車(chē)的位置。感應無(wú)線(xiàn)位置檢測的特點(diǎn)是重復性好、檢測精度高、安全性好、適用性強、抗干擾性強、可靠性高。

1 感應無(wú)線(xiàn)位置檢測系統總體結構
自動(dòng)控制系統中，必須解決兩個(gè)基本問(wèn)題：a．控制和受控雙方可靠的數據通信；b．移動(dòng)機車(chē)所在位置的位置檢測。感應無(wú)線(xiàn)位置檢測系統，將感應無(wú)線(xiàn)數據通信和位置檢測融合在一個(gè)系統中，它由位置信號發(fā)生器、編碼電纜、感應天線(xiàn)、位置檢測器組成。其中感應天線(xiàn)箱安裝在移動(dòng)機車(chē)上隨機車(chē)移動(dòng)，且始終與編碼電纜保持距離z；編碼電纜部分由編碼電纜、連接電纜、匹配阻抗構成。感應無(wú)線(xiàn)位置檢測系統框圖如圖1所示。

2 感應無(wú)線(xiàn)位置檢測方法研究
2．1 APD檢測
一般位置檢測(APD)原理：中控室地面局按一定順序，分時(shí)向編碼電纜中各檢測位置傳輸對線(xiàn)發(fā)送載波信號，天線(xiàn)箱中的感應線(xiàn)圈作接收線(xiàn)圈，移動(dòng)機車(chē)上的位置檢測器檢測接收線(xiàn)圈收到的載波信號，進(jìn)而得到接收線(xiàn)圈的位置。APD檢測結構平鋪圖如圖2所示。

在t0、t1、t2、t3、t4時(shí)間段，分別向傳輸對線(xiàn)R、R’、G2、G1、G0發(fā)送載波信號，在t5時(shí)間段不發(fā)送。車(chē)上天線(xiàn)箱中有兩個(gè)接收線(xiàn)圈：接收線(xiàn)圈0和接收線(xiàn)圈1。APD檢測是從接收線(xiàn)圈0感應信號的相位中得到APD位置。在t0時(shí)間段，線(xiàn)圈0感應的是R線(xiàn)發(fā)送的信號，稱(chēng)為R信號；在t1時(shí)間段，線(xiàn)圈0感應的是R’信號，R’信號與R信號反相，記為=1，作為起始位；在t2時(shí)間段，線(xiàn)圈0感應的是G2線(xiàn)發(fā)送的信號，G2=0或1，取決于接收線(xiàn)圈0的位置。若接收線(xiàn)圈0的中線(xiàn)分別在①、②、③、④的位置，則接收線(xiàn)圈0的接收信號的相位如圖3所示。