基于dsp和dspbios的弓网振动信号检测与预处理实现

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1、项目背景：弓网状态动态检测装置升级。弓网状态动态检测装置已在六大干线上推广应用，本文是其升级项目。原装置采用开关量应变式加速度传感器来检测硬点，可通过改变门限大小来准确判断不同硬点大小的有无。但是，检测值不是连续的。本文采用连续的加速度传感器来检测硬点的大小,结合DSP和DSP/BIOS来完成检测任务。该检测系统的多级硬点检测功能即将安装在兰州铁路局安装。作者1：男，34岁，成都铁路局机车验收室，1997年西南交通大学毕业，从事机车检修、验收工作，联系电话：13981814320作者2：男，26岁，西南交通大学光电工程研究所

2、硕士研究生,从事弓网振动检测系统研究联系电话：13550311324e-mail:zhaobo3375@163.com基于DSP和DSP/BIOS的弓网振动信号检测与预处理实现闵祥1，赵波2(1．成都铁路局机车验收室，四川成都6100312．西南交通大学光电工程研究所,四川成都610031)摘要：本文引入DSP技术到弓网振动检测中，提高了系统的稳定性，降低了功耗，增加了系统的实时性。同时结合DSP/BIOS嵌入式操作系统减小了系统的软件设计难度，然后给出了代码的优化方法。最后，简要分析了现场典型数据。关键词：弓网振动检测，数

3、字信号处理，DSP/BIOS嵌入式系统VibrationdetectingforCatenaryandpretreatmentachieverbasedonDSPandDSP/BIOSMINXIANG1,ZHAOBO2(1.Checkandacceptdepartment,railwayoffice,Chengdu)2.Photoelectricityengineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu)Abstract:ThispapercontainsDSPtechnologya

4、pplyingtovibrationdetectingforCatenary,whichimprovesstabilityofthesystem,reducesthepowerconsumptionandincreasesthereal-timecapability.SimultaneouslytheuseofDSP/BIOSembeddedoperatingsystemdebasesthedifficultyofsoftwaredesign,andthenpresentscodeoptimizationmethod.Fin

5、ally,therepresentativedatafromsceneisanalyzedsimply.Keywords:VibrationdetectingforCatenary,Digitalsignalprocessing,DSP/BIOSembeddedoperatingsystem引言弓网的振动状态是评价弓网关系的重要指标之一。当电力机车处于高速行驶状态时,由于接触网结构缺陷会造成弓网之间的振动，受电弓上形成水平方向上的冲击和垂直方向的硬点。弓网振动加速度能够反映受电弓的振动故障，如硬点、冲击。由于接触网硬点和冲击

6、造成的弓网事故占弓网事故总和的比重相当大。所以，设计性能良好的振动加速度检测系统具有实际意义。由于弓网振动检测系统的前端处于高压环境中，在这个环境中由于电弧干扰和电气的不连续性所产生的电磁干扰给检测系统提出了严峻的挑战。弱电级的检测电路要在高达100KV浪涌和由电弧引起的宽频带电磁干扰，以及瞬时电流高达1KA，同时机械振动超过50g的情况下稳定运行，为系统设计提出了新的要求。DSP技术已大量应用于各领域，本文中引入DSP技术到弓网振动检测中，提高了检测系统实时性，并降低了功耗，同时提高系统的稳定性，系统的抗干扰能力得到了有效

7、的提升。同时，DSP/BIOS实时嵌入式系统的应用减小了软件设计的难度。1.弓网振动检测系统的硬件设计系统中的DSP处理器采用美国TI公司的TMS320F2812。该芯片采用改进的哈佛结构，拥有锁相环功能，具有8级流水线深度，内部有双口静态RAM，执行速度高达150MIPS，保证了系统的实时性。其次专用的DSP乘累加单元，移位寄存器单元为实现数字信号算法提供了良好的硬件环境，能够较好的完成振动预处理任务。同时具有很强的外围通讯功能，寄存器保护功能，内置硬件看门狗，可有效减小干扰信号使芯片失效的可能性。以TMS320F2812

8、为核心的加速度采集板原理图如图1所示。DSPJTAG接口电源模块A/D转换信号调理模拟隔离放大激光二极管驱动硬点开关量传感器模拟量加速度传感器光耦隔离图1系统硬件框图硬件系统设计主要考虑如下：（1）设计加速度信号的隔离电路。加速度触感器安装在车顶受电弓的弓头上，其电源和信号线的长度约为8米