車輛軸溫智能探測系統（THDS）又稱紅外線軸溫探測系統，利用安裝在軌邊的紅外探測系統，采用輻射測溫技術，實時檢測列車運行下的軸承溫度，發現車輛軸承故障隱患，保證鐵路運輸安全。在列車正常行駛的狀態下，實現實時對每列車的軸承溫度進行非接觸式采集，利用列車運轉規律建立數據判別模型，并根據溫度分一級、二級兩個等級對列車進行報警預報。

　　系統組成

　　紅外線軸溫探測站作為THDS系統的最前端設備，安裝運行在鐵路沿線各站點，主要由探測站軌邊設備和探測站室內設備組成。THDS探測站軌邊設備包括碲鎘汞紅外光子探頭，探頭箱，卡軌器，車輪傳感器，智能跟蹤裝置微波天線，具體參考圖1-1。軸溫探測系統是無人操作完全由計算機自動完成的探測設備，使用非接觸方式探測列車軸承的溫度，利用包括紅外線測溫、自適應、軸溫規律、全程溫度采集、數據處理、模式識別等技術，設計實現對通過列車軸承溫度的定量測量和實時監控，實現自動探測軸溫，自動進行異常溫度判別。

　　技術特點：THDS系統綜合運用紅外線輻射探測技術，光機電一體化技術，檢測與控制技術，計算機網絡通信技術等關鍵技術，實現全露運行車輛軸溫的"分散探測、數據集中、聯網運行、遠程控制、信息共享"，確保鐵路車輛運行安全。

圖1-1

　　THDS碲鎘汞紅外光子探頭

　　碲鎘汞紅外光子探頭是THDS系統的核心部件，是實現THDS系統功能的基礎。紅外探頭也稱為紅外線傳感器，一般有光學系統、碲鎘汞紅外探測器、型號放大及處理電路等部件組成，用于THDS系統的碲鎘汞紅外探頭還包括的制冷裝置。碲鎘汞紅外探測器通過一個光學-電子系統，將接受到的紅外輻射轉換為電壓信號，再通過后續其他系統對該電信號進行采集、處理、計算、從而達到測溫目的。

　　高速光子探頭軸溫探測器采用碲鎘汞（HgCdTe）晶體材料的低阻光導型器件作為探測器的敏感元件,選用鍺(Ge)材料制作透鏡,并在光學透鏡表面鍍增透膜,使透過率達到80%以上;光學系統焦距為25mm,相對孔徑為F/1.5。為提高探測器的靈敏度和探測率,采用3級熱電致冷,元件冷面溫度為-65℃±0.02℃。為提高放大器的抗干擾性能,放大器電路采用共模抑制能力很強的差模輸入方式。由于探測器箱溫的變化會影響對軸溫的探測精度,所以在探測器中增加了由可控熱源、熱源溫度傳感器(鉑電阻)、熱靶、控制模板、加熱電源模板等構成的溫控自適應系統。

　　深圳市唯銳科技有限公司代理的波蘭VIGO紅外碲鎘汞探測器覆蓋1-16μm的探測范圍，采用多級熱電制冷，探測率高并且響應速度快。碲鎘汞探測器作為光子探測器的典型代表，利用入射的紅外線光子流與探測器材料中的電子直接相互作用，產生光電效應。由于光電效應中沒有熱探測器溫度變化的過程，所以VIGO光子探測器的響應速度比熱探測器快很多，響應時間常數為納秒級。

　　VIGO碲鎘汞紅外探測器的響應率隨器件溫度變化，實際應用中，既要使器件溫度盡可能低，又要在一段時間內使器件溫度保持穩定，所以控溫對于探測器的性能來說相當關鍵。維持碲鎘汞探測器在低溫條件下工作，可確保獲得比較高的響應率和信噪比。VIGO碲鎘汞紅外探測器采用熱電制冷，包含了2TE、3TE和4TE三個等級，分別制冷到230K、210K和195K，完全可以滿足軸溫紅外探頭的要求。具體可參考圖1-2。

　　圖1-2