具有监测列车管压力功能的设备技术领域
本发明涉及一种列车监测系统，更详细地，涉及一种具有监测列车管压力功能的
设备。
背景技术
目前，列车制动在操纵上按用途可分为“常用制动”和“紧急制动”两种。在正常情
况下为调节或控制列车速度的制动，称为“常用制动”，它的特点是作用比较缓和而且制动
力可以调节；在紧急情况下为使列车尽快停住所施行的制动，称为“紧急制动”，也称为“非
常制动”，它的特点是作用比较迅猛而且要把列车制动能力全部用上。从施行制动的瞬间
起，到列车速度降为零的瞬间止，列车驶过的距离，称为制动距离，这是综合反映列车制动
装置性能和效果的主要技术指标，列车重量越大，运行速度越高，就越不容易在短时间、短
距离内停下来。
大部分列车是通过空气制动的,在列车上有两台空气压缩机，俗称风泵，风泵把空
气压缩到机车的总风缸内备用,机车和后边的车辆制动系统通过风管连接起来,由机车控
制列车管的充风和排风，从而控制列车制动的。
为了判断制动设备能否正常工作，可以对列车管的风压进行监测，实时的监测和
及时处理监测发现的问题，可以避免在行车过程中需要制动时由于空气制动压力不足而造
成制动力下降，威胁到生命和财产安全。
由于列车的行车环境噪声大，干扰严重，现有监测设备不能灵敏地反应监测信号
的细微变化并对监测到的信号进行有效放大，得到的信号质量不高，造成监测结果有所偏
差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有监测列车管压力功能的设
备，该系统可以快速灵敏地捕捉到信号的变化，并对检测到的信号进行过滤和放大，提高信
号质量，使监测结果准确可靠。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
具有监测列车管压力功能的设备，包括传感装置、滤波器、信号放大装置、模数转换装
置、微控制器和显示装置；所述传感装置的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端
与信号放大装置的输入端连接，信号放大装置的输出端与模数转换装置的输入端连接，模
数转换装置的输出端连接与微控制器的输入端连接，微控制器的输出端与显示装置的输入
端连接；所述信号放大装置包括第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器；第一
运算放大器的同相输入端串联有第一电阻，第一运算放大器的反相相输入端与输出端之间
连接有第二电阻，第一运算放大器的输出端与第三运算放大器的同相输入端之间连接有第
三电阻；第三运算放大器的同相输入端设置有第四电阻，第四电阻的一端与第三运算放大
器的同相输入端连接，另一端接地；第三运算放大器的反相输入端与输出端之间连接有第
五电阻，第三运算放大器的反相输入端与第二运算放大器的输出端之间连接有第六电阻；
第二运算放大器的反相输入端与输出端之间连接有第七电阻，第二运算放大器的同相输入
端设置有第八电阻、第九电阻和第十电阻，第九电阻为滑动电阻，第九电阻的一端接地，另
一端与第十电阻的一端连接，第九电阻的滑动端与第八电阻的一端连接，第八电阻的另一
端与第二运算放大器的同相输入端连接，第十电阻相对连接第九电阻的另一端连接有电
源；第一电阻相对连接第一运算放大器的另一端作为信号放大装置电路的输入端。本发明
通过传感装置可以捕捉到列车管压力信号的变化，并对传感装置输出的信号进行过滤和进
一步放大，提高信号质量，使监测结果准确可靠；将第九电阻设置为可调电阻，可以根据实
际情况调节第二运算放大器同向输入端的输入电阻大小，对截取到的信号进行有效而充分
的放大。
进一步地，所述传感器为扩散硅压阻传感器。扩散硅压阻传感器具有测量范围宽、
精度高的特点，可以及时捕捉到列车管压力信号的变化。
进一步地，所述滤波器包括两个低通滤波器。传感器输出的信号分别经过两个低
通滤波器，使信号质量得到提高。
进一步地，所述微控制器的输出端连接有报警装置。当监测到的信号出现异常时，
报警装置发出报警信号，使工作人员及时排除问题，保证行车安全。
本发明的有益效果在于：
1、在第二运算放大器的同相输入端设置可调电阻，可以根据输入信号调节
第二运算放大器同向输入端的输入电阻大小，对截取到的信号进行有效而充分的放
大。
2、使用的扩散硅压阻传感器具有测量范围宽、精度高的特点，可以及时捕
捉到列车管压力信号的变化。
3、使用两个低通滤波器对传感装置的输出信号进行过滤，可以提高信号质量。
4、设置报警装置，可以及时向工作人员发出报警信号，使工作人员及时排
除问题，保证行车安全。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部
分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明监测流程图。
图2为本发明的信号放大装置的电路图。
附图中附图标记所对应的名称为：A1—第一运算放大器、A2—第二运算放大器、
A3—第二运算放大器、R1—第一电阻、R2—第二电阻、R3—第三电阻、R4—第四电阻、R5—第
五电阻、R6—第六电阻、R7—第七电阻、R8—第八电阻、R9—第九电阻、R10—第十电阻。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本
发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作
为对本发明的限定。
实施例
如图1和图2所示，本实施例提供具有监测列车管压力功能的设备，包括传感装置、
滤波器、信号放大装置、模数转换装置、微控制器、显示装置和报警装置；传感装置用于采集
信号并将处理后的信号传递给滤波器，滤波器用于对接收到的信号进行滤波并将滤波后的
信号传递给信号放大装置，由于数字信号的抗干扰性比模拟信号好，本实施例增设了模数
转换装置，信号放大装置用于对接收到的信号进行放大并将放大后的信号传递给模数转换
装置，模数转换装置将接收到的模拟信号转换为数字信号并将数字信号传递给微控制器，
微控制器对接收到的数字量进行处理后传递给显示装置和报警装置，显示装置用于显示列
车管的当前气压值，当列车管的当前气压值出现异常时，报警装置及时向工作人员发出报
警信号，工作人员根据报警信号排查问题，保证行车安全。
本实施例中，传感装置采用扩散硅压阻传感器、滤波器包括两个MAX291低通滤波
器，显示器采用MAX7219驱动LED显示器，微控制器采用89C51微处理器，模数转换装置采用
MAX196进行模数转换。
本实施例中，信号放大装置包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2和第三运
算放大器A3；第一运算放大器A1的同相输入端串联有第一电阻R1，第一运算放大器A1的反
相相输入端与输出端之间连接有第二电阻R2，第一运算放大器A1的输出端与第三运算放大
器A3的同相输入端之间连接有第三电阻R3；第三运算放大器A3的同相输入端设置有第四电
阻R4，第四电阻R4的一端连接在第三运算放大器A3的同相输入端和第三电阻R3之间的线路
上，另一端接地；第三运算放大器A3的反相输入端与输出端之间连接有第五电阻R5，第三运
算放大器A3的反相输入端与第二运算放大器A2的输出端之间连接有第六电阻R6；第二运算
放大器A2的反相输入端与输出端之间连接有第七电阻R7，第二运算放大器A2的同相输入端
设置有第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10，第九电阻R9为滑动电阻，第九电阻R9的一
端接地，另一端与第十电阻R10的一端连接，第九电阻R9的滑动端与第八电阻R8的一端连
接，第八电阻R8的另一端与第二运算放大器A2的同相输入端连接，第十电阻R10相对连接第
九电阻R9的另一端连接有+12V电源。
本实施例中，第一电阻R1相对连接第一运算放大器A1的另一端作为信号放大装置
电路的输入端，第三运算放大器A3的输出端作为信号放大装置电路的输出端；在第二运算
放大器的同相输入端设置可调电阻，可以根据输入信号调节第二运算放大器同向输入端的
输入电阻大小，对截取到的信号进行有效而充分的放大。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步
详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明
的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。