用于监测ZPW2000A移频发送信号的移频传感器介绍

• 关键词：传感器,ZPW2000A,移频传感器
• 作者：廖文杰 吴光荣
• 摘要：铁路移频ZPW2000A是近几年铁路系统客运专线快速发展的需求设备。移频传感器针对ZPW2000A系统移频发送信号的技术监测要求以及现场环境使用要求，采用负电源发生电路、频率补偿及高稳定的高通滤波技术，在传感器的生产过程中采用厚膜及灌封工艺，有效保证了传感器的可靠性及实用性。

摘要：铁路移频ZPW2000A是近几年铁路系统客运专线快速发展的需求设备。移频传感器针对ZPW2000A系统移频发送信号的技术监测要求以及现场环境使用要求，采用负电源发生电路、频率补偿及高稳定的高通滤波技术，在传感器的生产过程中采用厚膜及灌封工艺，有效保证了传感器的可靠性及实用性。

关键词：ZPW2000A   移频传感器   频率补偿  生产工艺

1  引言

ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞是在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进、国产化基础上，结合国情进行的技术再开发。前者较后者在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠性、可维修性以及结合国情提高技术性能价格比、降低工程造价上都有了显著提高。ZPW2000A成为我国目前安全性高、传输性能好、具有自主知识产权的一种先进自动闭塞制式，为机车信号做为主体信号创造了必备的安全基础条件。

发送器是ZPW2000A系统的重要组成部分，作用有如下几点：

a．产生18种低频信号8种载频（上下行各四种）的高精度、高稳定的移频信号 

b．产生足够功率的输出信号 

c．调整轨道电路 

d．对移频信号特征的自检测，故障时给出报警及N+1冗余运用的转换条件 

在06版铁路微机监测标准里面，对ZPW2000A移频发送设备的信号监测要求如下：

监测内容：

区间移频发送器发送电压、电流、载频、低频。

监测量程：

发送功出电压0～300V。

发送电流0～1000mA。

测量精度：

电压±1%，电流±2%，载频±0.1Hz，低频±0.1Hz。

基于现场环境的复杂，用户实际对移频传感器的要求为，额定输入AC 1mA和AC 1A，工作频率1700Hz～2600Hz，+12V电源供电，额定输出DC0～5V (输出)，线性精度0.3%，温度漂移200PPM，输出纹波：≤6mv，工作温度-5℃～+80℃。

2  移频传感器的特点介绍

绵阳维博电子有限责任公司研制开发的移频传感器（型号V462D01-16、I462D41-16）采用电磁隔离原理，对电路中1700Hz～2600Hz的交流信号进行实时测量，将其变换为标准的直流电压（Uz）输出，能大幅度衰减200Hz以下的干扰信号，特别适用于铁路移频系统的信号监测。传感器采用的主要技术及工艺如下：

2.1采用双电源供电提高温漂性能

移频传感器使用温度范围为-5°～80°，温漂指标为小于200ppm。相对其它传感器，移频传感器在温漂的指标上要求更严格。笔者在设计之初采用单电源供电，达不到客户要求的温漂的技术要求。后采用负电源发生电路产生负电源电压，对信号处理部分的电路使用双电源供电，并采用工业级的运放，使产品温漂达到指标范围内。

2.2频率补偿

移频传感器要求产品在输入信号幅值不变，频率在1700Hz-2600Hz变化时，产品精度为0.3级。采用频率补偿技术，使传感器具有良好的幅频特性。

频率补偿的原理如下：

未加补偿电容以前，产品由于互感器及内部电路的原因，在1700HZ～2600HZ范围内的幅频特性图为：

图1  未加补偿前产品幅频特性曲线

在采样端加补偿频率电容后，采样端RC并连电路的幅频特性为：

图2  RC幅频特性曲线

补偿后就可以使幅频特性图变成：

图3  加补偿电容后的幅频曲线

巧妙利用RC电路与原产品的补偿作用，实现移频传感器的对频率变化的要求。

2.3高通滤波技术

在现场使用过程中，容易引入50Hz干扰。移频传感器采用二阶有源高通滤波技术，使传感器在输入幅值不变、频率为50Hz输入时输出电压10倍衰减。传感器的幅频特性曲线为：

图4  产品幅频曲线

2.4安装方式

移频传感器的外形尺寸如下（单位mm）：

图5  移频传感器外形尺寸图

传感器采用直插式结构，采用间距2.54mm、φ0.8mm的镀金（或镀银）插针与用户电路连接。可以直接把传感器焊装在电路板上使用，也可以通过插座与用户电路连接。自备印制板焊装时，插针孔取φ1mm。焊接时要求使用25W以下电烙铁，单针焊接时间不超过3s。

体积小，适合用户板卡安装。

2.5生产工艺

客户对移频传感器的可靠性要求很高。针对铁路行车室及用户系统环境潮湿、高温等特点，对电路部分采用厚膜芯片制造，并且对产品采用三防漆处理，硅胶进行全灌封。

厚膜工艺是将电路集成到陶瓷基板上面，具有体积小、耐湿、温度特性好等优点。

三防处理后采用AB双组分硅胶对产品内部全灌封，提高产品的可靠性能，使产品具有优良的导热性、散热性、绝缘、减震、抗冲击性、防水、防尘等优点。

3  结束语

本文介绍了移频传感器对ZPW2000A系统移频发送信号的监测以及移频传感器的技术特点、外形尺寸和生产工艺。该移频传感器精度高、温漂小，已经在现场大批量使用，客户反映效果良好。

参考资料：

[1]赵自信.ZPW-2000A培训教材(第三版)[M].北京.中国铁道出版社,2005.