車(chē)輛軸溫智能探測(cè)系統(tǒng)（THDS）又稱(chēng)紅外線(xiàn)軸溫探測(cè)系統(tǒng)，利用安裝在軌邊的紅外探測(cè)系統(tǒng)，采用輻射測(cè)溫技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)列車(chē)運(yùn)行下的軸承溫度，發(fā)現(xiàn)車(chē)輛軸承故障隱患，保證鐵路運(yùn)輸安全。在列車(chē)正常行駛的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)每列車(chē)的軸承溫度進(jìn)行非接觸式采集，利用列車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律建立數(shù)據(jù)判別模型，并根據(jù)溫度分一級(jí)、二級(jí)兩個(gè)等級(jí)對(duì)列車(chē)進(jìn)行報(bào)警預(yù)報(bào)。

　　系統(tǒng)組成

　　紅外線(xiàn)軸溫探測(cè)站作為T(mén)HDS系統(tǒng)的最前端設(shè)備，安裝運(yùn)行在鐵路沿線(xiàn)各站點(diǎn)，主要由探測(cè)站軌邊設(shè)備和探測(cè)站室內(nèi)設(shè)備組成。THDS探測(cè)站軌邊設(shè)備包括碲鎘汞紅外光子探頭，探頭箱，卡軌器，車(chē)輪傳感器，智能跟蹤裝置微波天線(xiàn)，具體參考圖1-1。軸溫探測(cè)系統(tǒng)是無(wú)人操作完全由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的探測(cè)設(shè)備，使用非接觸方式探測(cè)列車(chē)軸承的溫度，利用包括紅外線(xiàn)測(cè)溫、自適應(yīng)、軸溫規(guī)律、全程溫度采集、數(shù)據(jù)處理、模式識(shí)別等技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)通過(guò)列車(chē)軸承溫度的定量測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)探測(cè)軸溫，自動(dòng)進(jìn)行異常溫度判別。

　　技術(shù)特點(diǎn)：THDS系統(tǒng)綜合運(yùn)用紅外線(xiàn)輻射探測(cè)技術(shù)，光機(jī)電一體化技術(shù)，檢測(cè)與控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全露運(yùn)行車(chē)輛軸溫的"分散探測(cè)、數(shù)據(jù)集中、聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行、遠(yuǎn)程控制、信息共享"，確保鐵路車(chē)輛運(yùn)行安全。

圖1-1

　　THDS碲鎘汞紅外光子探頭

　　碲鎘汞紅外光子探頭是THDS系統(tǒng)的核心部件，是實(shí)現(xiàn)THDS系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。紅外探頭也稱(chēng)為紅外線(xiàn)傳感器，一般有光學(xué)系統(tǒng)、碲鎘汞紅外探測(cè)器、型號(hào)放大及處理電路等部件組成，用于THDS系統(tǒng)的碲鎘汞紅外探頭還包括的制冷裝置。碲鎘汞紅外探測(cè)器通過(guò)一個(gè)光學(xué)-電子系統(tǒng)，將接受到的紅外輻射轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再通過(guò)后續(xù)其他系統(tǒng)對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行采集、處理、計(jì)算、從而達(dá)到測(cè)溫目的。

　　高速光子探頭軸溫探測(cè)器采用碲鎘汞（HgCdTe）晶體材料的低阻光導(dǎo)型器件作為探測(cè)器的敏感元件,選用鍺(Ge)材料制作透鏡,并在光學(xué)透鏡表面鍍?cè)鐾改?使透過(guò)率達(dá)到80%以上;光學(xué)系統(tǒng)焦距為25mm,相對(duì)孔徑為F/1.5。為提高探測(cè)器的靈敏度和探測(cè)率,采用3級(jí)熱電致冷,元件冷面溫度為-65℃±0.02℃。為提高放大器的抗干擾性能,放大器電路采用共模抑制能力很強(qiáng)的差模輸入方式。由于探測(cè)器箱溫的變化會(huì)影響對(duì)軸溫的探測(cè)精度,所以在探測(cè)器中增加了由可控?zé)嵩?、熱源溫度傳感?鉑電阻)、熱靶、控制模板、加熱電源模板等構(gòu)成的溫控自適應(yīng)系統(tǒng)。

　　深圳市唯銳科技有限公司代理的波蘭VIGO紅外碲鎘汞探測(cè)器覆蓋1-16μm的探測(cè)范圍，采用多級(jí)熱電制冷，探測(cè)率高并且響應(yīng)速度快。碲鎘汞探測(cè)器作為光子探測(cè)器的典型代表，利用入射的紅外線(xiàn)光子流與探測(cè)器材料中的電子直接相互作用，產(chǎn)生光電效應(yīng)。由于光電效應(yīng)中沒(méi)有熱探測(cè)器溫度變化的過(guò)程，所以VIGO光子探測(cè)器的響應(yīng)速度比熱探測(cè)器快很多，響應(yīng)時(shí)間常數(shù)為納秒級(jí)。

　　VIGO碲鎘汞紅外探測(cè)器的響應(yīng)率隨器件溫度變化，實(shí)際應(yīng)用中，既要使器件溫度盡可能低，又要在一段時(shí)間內(nèi)使器件溫度保持穩(wěn)定，所以控溫對(duì)于探測(cè)器的性能來(lái)說(shuō)相當(dāng)關(guān)鍵。維持碲鎘汞探測(cè)器在低溫條件下工作，可確保獲得比較高的響應(yīng)率和信噪比。VIGO碲鎘汞紅外探測(cè)器采用熱電制冷，包含了2TE、3TE和4TE三個(gè)等級(jí)，分別制冷到230K、210K和195K，完全可以滿(mǎn)足軸溫紅外探頭的要求。具體可參考圖1-2。

　　圖1-2