何 超， 陈建政

（西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都 610031）

0 引言

传统的测力轮对测量方式是采用电阻应变片来进行测量的。其工作方式是借助于各种应变胶黏剂把应变片粘贴在轮对上，从而把轮对在外载荷作用下产生的应变传递到应变片的栅丝上，使其电阻发生变化。根据其电阻变化，可测知轮对实际应变的大小。但是，随着高速铁路的发展，电阻应变片的工作环境比较恶劣，也暴露出一些问题。例如，需要为电阻应变片提供一个稳定的工作电源。高速动车速度很快，整车密封，难以为电阻应变片提供稳定电源。其次，高速动车组车下有一定的电磁干扰，势必会影响电阻应变片的测量精度。

为了解决这些问题，有必要采用高精度数字转换（TDC time-to-digital converter）进行测量。TDC是从实验核物理中发展起来的一门技术[1]。TDC的测量基本原理是采用逻辑门延迟阵列。TDC测量刷新率，精度以及电流消耗的灵活性高。因此TDC测量技术运用于强干扰的高速动车组轮对测量是有非常大的实际意义的。

1 TDC时间数字测量的原理

TDC 核心测量单元的内部是利用信号通过逻辑门的绝对时间延迟来精确量化时间间隔的。可以说它计算了在一定的时间间隔内有多少个反向器通过[2]。

TDC的最高分辨率取决于芯片的最小门传播延迟时间。测量由start信号开始以stop信号终止。根据环形振荡器的位置和粗值计数器的数值，可以计算出start和stop之间的时差。

以德国ACAM公司生产的一种高精度时间测量芯片PS081来说明TDC的工作原理，这种芯片有两种测量方式：小量程模式和大量程模式[3]。……