大秦铁路股份有限公司侯马北车辆段 郝培峰
&&&&&&& 大秦铁路股份有限公司太原北车辆段 沈华
&&&&&&& 摘要：THDS 系统是利用安装在轨边的温度探测装置，采用辐射测温技术，实时检测运行状态下的列车轴承温度，发现车辆轴承故障隐患，保证铁路运输安全的车辆安全防范系统。但是在具体应用中，经常出现探头标定温度误差等问题，难以适应铁路货车高速运行的要求。特别是随着该设备大修期的临近，设备抗干扰能力下降，造成故障概率逐渐增多。本文首先概述了哈威克THDS-B探头对于温度的要求，分析了不同条件下探头测温精度的变化分析，提出了哈威克THDS-B 探头标定补偿的措施，最后进行了案例分析。
&&&&&&& 关键词：THDS-B 系统；哈威克探头；标定补偿
&&&&&&& 车辆轴温智能探测系统（THDS）设备是用来实时监控运行车辆的轴承温度，进行跟踪报警的智能跟踪装置，是及时发现车辆热轴、防止热切轴，确保铁路运输安全的重要设备。因此，THDS 设备探测准确度的要求相当高，然而，决定THDS设备探测准确度的关键在于探头的测温精度和探测方位角度。对于探头的探测方位角度调整，我们可以使用激光瞄准器和校准架进行校准，但对于探头测温精度的调整，需要我们对探头进行静态探头标定，精确地对探头的测温系数进行计算和修正，才能达到准确测量运行车辆的轴承温度，实现实时监控运输车辆的安全。本文具体探讨了关于哈威克THDS-B 探头标定补偿的一些研究，现报告如下。
&&&&&&& 1 哈威克THDS-B 探头对于温度的要求
&&&&&&& 1.1 THDS 系统的含义
&&&&&&& 在铁路机车运行中，肉眼很难判断机车轴箱轴承工作状态是否正常，一旦温度过高，必然引发严重行车事故。而利用轴温智能探测仪，车辆部门红外人员则很容易提供轴箱轴承热轴预报，为车辆轴箱轴承正常运行提供及时可靠的资料。THDS是红外线探测轴温系统的简称，该系统可在铁路货物列车正常运行的状态下，实时在线地对每辆货车的每个轴承温度进行非接触式采集的系统，主要作用是自动实现计轴、计辆、车号确定辆序和热轴预报，有效预防机车切轴事故。
&&&&&&& 1.2 温度要求
&&&&&&& 在THDS系统中，探头也起到了温度探测的作用，不过在机车运行中，由于环境温度对系统性能的影响，致使整个系统在环境温度变化较大时产生较大的误差，因此在高准确度测量中，寻找好的温度补偿方法就显得十分重要。在自然界中，当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断地向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于0.75～100&m的红外线，红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。红外辐射的物理本质是热辐射，物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发现，太阳光谱的各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围之内。轴承红外热辐射温度的探头具有本身不发任何类型的辐射、隐敲性好、器件功耗很小、价格低廉等优点。
&&&&&&& 2 不同条件下探头测温精度的变化分析
&&&&&&& 在不同的温度下，哈威克THDS-B探头的探测准确度也会发生变化。 在自然界，任何高于绝对温度（-273K）的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长和温度的高低是相关的，而且辐射能量的大小和物体表面温度有关。人体都有恒定的体温，一般在37℃左右，会发出10nm左右特定波长的红外线，哈威克THDS-B探头就是靠探测轴承发射的红外线而进行工作的。探头由光学系统、传感器、桥电路、桥电源、前置放大器、半导体制冷器的控温电路，电源电路等组成。工作时，经光学系统聚焦，车轴红外辐射能量被聚焦到探头的敏感元件上，从而引起HgCdTe元件的电阻变化，通过桥电路将电阻变化量转化成电压变化量，经放大后，输出一个与红外辐射成比例的线性的电压信号，以达到测温目的。
&&&&&&& 3 哈威克THDS-B 探头标定补偿的措施分析
&&&&&&& 目前，在我单位管内的一条运煤铁路干线上安装了10 台由哈尔滨威克公司生产的THDS-B 型设备，经过3 年以来现场实际试验，总结出了如何更精确地计算和修正探头的系数补偿。
&&&&&&& 3.1 探头扣标补偿结果尽量满足正偏1 度以内；
&&&&&&& 3.2 探头补偿分为普通补偿及非线性补偿。（非线性补偿仅供内探光子探头使用）；
&&&&&&& 3.3 探头普通补偿系数可等价为1：1 温度补偿，即系数的加1 或减1 可理解为补偿温度的加1 或减1。（外探热敏探头补偿值超过3，则建议更换探头）；
&&&&&&& 3.4 探头普通补偿的原则是以高温为主，兼顾低温，即温度补偿系数仅有一组，即为低温段补偿，也为高温段补偿，做高温段补偿时，要充分考虑到低温段补偿后的温度改变情况，尽量做到扣标温度值在黑体温度值&1 度以内。
&&&&&&& 3.5 探头非线性补偿仅适用于内探光子探头，在普通补偿无法做到高低温兼顾的情况下使用，即低温偏低和高温偏高或低温偏高和高温偏低的情况。
&&&&&&& 3.6 内探光子探头非线性补偿实际为电压补偿，高温段比低温段补偿效果明显，系数的加1 或减1 在70 度及40 度的补偿可理解为0.7 度及0.4 度在总温度上的增加或减少。比如：非线性系数加1，70 度的温度补偿最终结果应该为70+0.7=70.7度，40 度的温度补偿最终结果应该为40+0.4=40.4 度。
&&&&&&& 4 哈威克THDS-B 探头标定补偿的应用案例分析
&&&&&& 例：2014 年9 月3 日，翼城下行标定情况分析
&&&&& 现场46 度补偿情况：
&&&&&&& 单看最后一次76 度的补偿结果，偏移在可接受范围内，可是均未考虑到46 度时的温度补偿结果。参考46 度时的补偿结果重新补偿：
&&&&&&& 内左：46 度正偏0.2 度，76 度正偏1.6 度，应调整非线性补偿-1，则低温段：46.2-0.46=45.7 度；高温段：77.6-0.77=76.8 度。
&&&&&&& 内右：46 度正偏0.5 度，76 度正偏1.4 度，应调整普通补偿-1.5，非线性补偿-1，则低温段：46.5+0.1-0.46=46.1 度；高温段：77.4+0.1-0.77=76.7 度。
&&&&&&& 外左：76 度负偏0.8，应调整普通补偿2.5，则低温段：46.0+0.8=46.8 度，高温段：75.2+0.8=76.0 度。外右：46 度负偏0.3 度，76 度负偏0.4 度，应调整普通补偿2.4，
&&&&&&& 则低温段：45.7+0.8=46.5 度，高温段：75.6+0.8=76.4 度。最终补偿估算结果：
&&&&&&& 以此调整温度补偿措施，对侯月线9台设备进行了精确调整，大大提高了车辆轴承温度的探测精度，在路局红外线设备动态联检中取得了100%的优秀率。此外我们还需要加大对轴承检修范围的检查力度，检测是否有过热变色、油脂稀释外溢现象。必要时开盖检查轴承保持架、油润状态、轴承间隙等，确保车辆具有良好的走行状态。
&&&&&&& 参考文献：
&&&&&&& [1] 高振华；；铁路货车滚动轴承热轴原因分析及处理[J]；黑龙江科技信息；2011 年23 期.
&&&&&&& [2] 俞成成；；红外线探测弯道轴温不准的原因分析及解决方案[J]；上海铁道科技；2010 年02 期.
&&&&&&& [3] 郭帮辉；黄剑波；王志；吴宏圣；；目标距离和视场角变化对红外热像仪测温精度影响的理论分析[J]；长春理工大学学报（自然科学版）；2011 年01 期.
&&&&&&& [4] 施德恒；刘玉芳；余本海；；测温仪低温段的温度分辨力和测温灵敏度及对测温精度的影响[J]；激光杂志；2009 年03期.
&&&&&&& [5] 张红；；热电偶测温系统误差剖析及处理对策[J]；安徽工程科技学院学报（自然科学版）；2010 年02 期.
&&&&&&& 作者简介：
&&&&&&& 郝培峰（1976.11-），男，汉，山西忻州人，职称：助理工程师，学位：学士，研究方向：计算机技术与应用。
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看感温探头放在哪里，不过实际探测点会有一定的偏差，这是正常的
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其他3条回答
设计的测量点不是很理。
温度探头有问题
有偏差正常，不知道高多少？
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