基于PSD的钢轨直线度检测装置设计.doc

摘要:在如今铁路发展迅猛，钢轨在多年的使用后，经磨损老化等因素的影响，其直线度等安全指标已经远远不如建设初期的设计指标。为了防止这种老化的钢轨给运行中的列车造成影响，越来越多的钢轨需要人工来检测它的安全性并维护。所以，现在的钢轨检测急需一种成本低、精度高、误差小、使用方便并且测量距离长的设备。

为解决上述问题，设计了基于PSD的钢轨直线度检测装置，详细的论述了设备的构成和工作原理。装备采用新型位置传感器PSD采集坐标信息，采集信息经过电流到电压的转换放大后交由模数转换器，将转换信息传输给单片机，之后通过软件控制算法确定坐标，通过数码转化可显示出激光照射的位置坐标。检测装置可放置在钢轨上，通过相对坐标的变化来确定直线度，进而达到检测钢轨的目的。

关键词：导轨；直线度；PSD；激光

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题背景及其意义-1

1.2 铁轨直线度对列车安全运行的重要性-1

1.3 国内外轨道测量设备发展现状-2

1.4 课题的研究目标及主要工作-2

2 光电位置传感器PSD-4

2.1 工作原理-4

2.1.1 PSD的结构-4

2.1.2 PSD的原理-4

2.2 PSD的特点-5

3 硬件设计-7

3.1 系统总体硬件设计-7

3.2 单片机控制电路-7

3.3 电源模块-8

3.4 I/V转换与放大电路-8

3.4.1 I/V转换电路-9

3.4.2 放大电路-9

3.5 数据采集电路-10

3.5.1 A/D转换器的选择-11

3.5.2 A/D转换器的数据采集-11

3.5.3 A/D转换器与单片机的接口-12

4 软件设计-13

4.1 主程序-13

4.2 子程序-14

4.2.1 显示子程序-14

4.2.2 数据采集子程序-14

4.2.3 延时子程序-15

4.2.3 报警子程序-15

5 调试及性能分析-16

5.1 调试分析-16

5.1.1软件调试-16

5.1.1硬件调试-16

5.1.1系统功能调试-16

5.2 性能分析-16

结    论-17

参 考 文 献-18

附录A 实物照片-19

附录B 硬件电路图-20

致    谢-21