加速度計在鐵路中的應(yīng)用

特性

產(chǎn)品的款應(yīng)用范圍 ±1g 至 ±200g

慣性、振動和地震傳感器

擴(kuò)展的帶寬 (DC 至>1kHz @ -5%)

出色的長期穩(wěn)定性

惡劣環(huán)境（沖擊，振動，溫度）

安全關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

介紹

    未來的列車系統(tǒng)將會集成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)用和便于維修規(guī)劃，同時，提高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不斷納入現(xiàn)代化的火車中。

    這些傳感器的一大部分是加速度計，它們可以檢測和測量各種形式的機(jī)械運(yùn)動，包括慣性力（加速度）、傾斜、振動和沖擊。所應(yīng)用的各種不同技術(shù)，如電容式、壓電式或壓阻之間互相競爭，以提供最佳的解決方案。然而，這些不同的傳感器的技術(shù)，提供不同級別的性能，而最好的顯然是電容產(chǎn)品，它們有良好的長期穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性和精度度。

    Colibrys的加速度計是基于硅MEMS的電容式傳感器。MEMS制造工藝過程中提供了一個替代傳統(tǒng)的宏觀尺度的加工和裝配技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)源于微電子產(chǎn)業(yè)，并與集成電路（IC）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。

    對于低中頻的測量（典型值可達(dá)1kHz @5％），電容的方法比其它技術(shù)在長期的可靠性、長期穩(wěn)定性、信號噪聲、魯棒性、尺寸和功耗上有更高的性能。鐵路技術(shù)中的運(yùn)動傳感器運(yùn)動傳感器在鐵路技術(shù)領(lǐng)域的各種應(yīng)用。典型例子如下：

轉(zhuǎn)向架安全性和舒適度的監(jiān)測和診斷系統(tǒng)

提高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)輸過程中的震動監(jiān)測

精確的列車定位

鐵路軌道安全和維護(hù)的監(jiān)測系統(tǒng)

應(yīng)用說明

鐵路技術(shù)中的colibrys加速度計

    據(jù)報道，有許多將運(yùn)動傳感器產(chǎn)品用于鐵路技術(shù)市場的機(jī)會。Colibrys的MEMS電容式加速度計已經(jīng)充分認(rèn)識到他們在惡劣環(huán)境下的高可靠性，并已成功地獲得了鐵路安全關(guān)鍵應(yīng)用的資格。

    列車上的MEMS電容式加速度計的最新和最重要的資格之一，是在最新一代的德國ICE高速列車上的傾斜監(jiān)測系統(tǒng)。西門子公司已開發(fā)出一種轉(zhuǎn)向架監(jiān)測系統(tǒng)，檢測范圍內(nèi)軸承、傳動軸、剎車或輪子的磨損和識別任何潛在的轉(zhuǎn)向架不穩(wěn)定，可能會引發(fā)的事故。這是由西門子交通有史以來設(shè)計和制造的第一個轉(zhuǎn)向架監(jiān)測系統(tǒng)。這種高度創(chuàng)新的轉(zhuǎn)向架監(jiān)測系統(tǒng)使用每車廂24個Colibrys傳感器，有些則每車安裝200個傳感器。最早的三列列車已在2010年生產(chǎn)，最終系統(tǒng)的資格將在2011年被認(rèn)定。

    擺式列車是另一個完善的應(yīng)用。因?yàn)樗鼈円言谠S多能成功整合電容式加速度計的國家應(yīng)用了好多年了。

Colibrys用于鐵路的不同類型的加速度計：

•VS9000 Colibrys專為振動傳感需要的產(chǎn)品，寬帶寬，可擴(kuò)展的g范圍，體積小，專用信號調(diào)節(jié)。通常該系列產(chǎn)品覆蓋全±2g到±200g的全量程，并提供從DC到1 kHz條件下恒定的頻率響應(yīng)（<5％的變化）。

•MS9000 產(chǎn)品系列是專為需要長期穩(wěn)定性的慣性傳感器。

•SiFlexTM 是世界上最好級別的地震傳感器，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)例如橋梁和鐵軌的振動評估。

工作原理

VS9000和MS9000傳感器工作于單一的電源電壓（2.5V和5.5V之間），電流消耗很低（<0.5mA，5V時）。在電源電壓為5V的全加速度范圍內(nèi)，輸出的是一個在0.5V和4.5V之間變化的比例的模擬電壓。它需要一個穩(wěn)定的電源，因?yàn)槿魏尾环�(wěn)定的會直接傳輸?shù)捷敵觥?/SPAN>

該傳感器是完全一體化的，封裝在一個20引腳LCC標(biāo)準(zhǔn)陶瓷外殼LCC20中，從而確保了充分的密封性。工作溫度范圍在-55°C至+125°C，能不降低性能的情況下承受6'000g沖擊。若需要進(jìn)一步的技術(shù)信息，請參閱相關(guān)的產(chǎn)品文件和規(guī)格。

總結(jié)

MEMS電容式加速度計是大多數(shù)國家快速增長的高速列車鐵路市場的最佳人選，并且新一代高速列車的配置將需要越來越多車載安全控制設(shè)備，這就是需要可靠和高精度的加速度計。

Colibrys 是你明智的合作伙伴，為您的鐵路應(yīng)用提供最好和足夠的加速度計。