葛芸铭 付时瑞 林荣勇 李伟
中车长春轨道客车股份有限公司，吉林 长春 130062
摘要：以型高速动车组做例子，探讨了高速动车组速度传感器的电磁干扰测试与分析。第一步分析了转速传感器的作业机制；第二步详细探讨了用例实现；第三步针对典型试验结果给出结论，希望能够帮助相关人员进行更深层次的研究分析。
关键词：测试分析；动车组；速度传感器；
目前情况下，高速动车组在运行中隐含着越来越多的安全问题，外部环境特别是日益严重的电磁环境对其提出了新的要求。目前，对拾音器转速传感器电磁干扰的研究越来越少，也越来越集中。所以，有必要对其进行测试和分析，以保证工作的正常进行。
一、速度传感器作业机制
如图1-1所示，电动车组速度传分感器是一种开关霍尔传感器，它由五个基本部分组成：电压调节器、霍尔电势发生器、差动放大电路、施密特整形器和OC门输出。
.png)
转速传感器安置在配有齿轮板的车轮的轴端。在车轮的旋转过程之中，旋转齿轮会调节传感器前端周围的空气压力间隙磁场。依据霍尔效应理论，霍尔发生器输出霍尔电势VH，计算公式如式（1）所示
.png)
式中：是霍尔发生器几何结构的纵横比，是载流子迁移率，V是调节电压，B是外磁场磁场强度霍尔电势被放大器放大，然后送到施密特整形器。当放大器的电压具体数值高于“打开”临界点的值时，施密特整形器翻转，输出高电平驱动器开启输出晶体管，OC栅极输出高电压；类似地，当由放大器放大的霍尔发生器产生的霍尔电势的电压值小于施密特整形器的“停止”的临界点的值时，施密特整形器再次翻转，输出晶体管被切断，并且OC栅极输出低电压。“高”和“低”使传感器生成矩形脉冲，通过计数电路将其转换为动车组速度具体数值。
二、用例实现
2.1用具属性设置
本试验包括空间磁场试验、车体电位试验和速度传感器信号口电压试验。涉及的工具包括；
电磁接收仪器、示波器以及天线。由于受电弓下降时电弧放电时间很短，干扰是瞬间完成的，所以接收机设置为扫描状态，示波器设置为滚动状态。
2.2试验布置
（1）辐射试验布置图
试验选用型动车组16台，两个受电弓升降，两个速度传感器作为试验对象。根据，利用十米法完成测量作业。天线设置在距轨道中心十米的水平距离处，天线环与轨道平行，中心与轨道平面垂直间距为两米。
（2）车体电位试验布置图
降弓时，借助示波器测量二车体信号口对轨电位。
（3）传感器的电压
降弓时，把示波器电压探头的正负极分别联结至传感器信号线以及地线之中，检查传感器信号口的电压波形。
三、经典试验结果探讨
3.1磁场强度探讨
如图3-1所示，降弓时，用“接收+天线”多次检查磁场强度，从而获得最高的辐射信号。
.png)
由图可得，空间磁场强度随着受电弓的降低而明显增大，其峰值可达，信号频率大部分浮动在五兆赫兹左右。这是因为受电弓降弓时接触网与受电弓滑板之间的空气击穿，从而生成电弧放电。它可以近似为长度dl远远小于波长的线性电流元件，即电偶极子。让线性电流元件沿z轴方向布置，其磁场的强度大小为：
.png)
在上式中：r为场点与源点之间的间距大小，k为波数。
由此可得，电弧放电产生的磁场仅为φ方向、r方向以及θ方向的值大小均为零。磁场强度与电流成正比关系，与间距大小成反比关系，并且最大振幅在垂直于电流元件的平面之中。
3.2车体电位分析
降弓时，用示波器检查两个车体对轨的电位。值得注意的是，因为使用示波器滚动模式测试，示波器屏幕中心线左侧波形采集的时间坐标为负：当波形位于示波器屏幕中心线右侧时，时间坐标为正。受电弓降下时，两个车体的地电位显著增加，达到六百伏特以上。降弓时，磁场强度方向之中的切向分量是间断的，在车体的表面中生成线电流密度K。公式（3）详细罗列出以车体铝壳为理想导体时车体线电流密度的计算公式。
.png)
其中是空气之中的磁场强度，是界面上的法向单位矢量，具体矢量方向是从空气到铝壳。由沿车辆体表的表面电流密度K生成的线性电流I能够通过公式（4）获得。
.png)
因为动车组仅在八、九中间车上有保护接地装置，其等同于单点接地。当存在着大电流沿车身进行流转时，车辆远离保护接地会导致接地电位升高，进而生成干扰电压。
结语：综上所述，增加保护接地虽能较好地降低车体电位，环节动车组速度传感器降弓时产生的电磁干扰隐患，然而同样有一定概率引起负面效应。所以，有必要对高速动车组速度传感器的电磁干扰进行测试以及分析。
参考文献
[1]吕元锋. 霍尔电流传感器响应曲线自动化检测装置及检测方法[J]. 电子测试,2020,(06):59-60+65.
[2]吉陈力,李建,祈晓鹏,夏丽. 电磁兼容仿真在飞行试验中的振动干扰分析[J]. 中国科技信息,2016,(08):37-38.
[3]田磊. 压电式振动测量装置抗电磁干扰改造优化[J]. 燃气轮机技术,2015,28(03):69-72.
[4]严加斌,朱峰,李军,沙淼,袁德强. 高速动车组速度传感器的电磁干扰测试与分析[J]. 电子测量与仪器学报,2015,29(03):433-438.