基于数字信号处理技术的钢轨超声检测系统的研究

论文题目: 基于数字信号处理技术的钢轨超声检测系统的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 测试计量技术及仪器

作者: 王勇

导师: 傅星

关键词: 钢轨超声探伤,回波,双口

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 铁路运输在我国的交通运输系统中占据着非常重要的地位,因此如何保证铁路运输的安全是一个非常重要的课题。其中对铁路钢轨的定期检测是保证铁路运行安全的重要保障之一。便携式的钢轨超声探伤仪是我国目前铁路钢轨检测的主要手段。本文在认真调研和深入分析的基础上,对现有的钢轨超声探伤仪所存在的难以准确判断伤损的问题,研究开发了以DSP为核心的数字式钢轨超声探伤仪。它相比较旧式模拟探伤仪有很多优点:伤损判断更加准确;具有自动报警功能,可以防止操作人员的人为失误;检测的结果可通过USB口或RS232口转存到计算机中或其它的存储设备中,便于日后的进一步分析;可以在检测的过程中对采集到的数据实时进行各种算法处理,实现更加强大的功能,使检测更加准确;用液晶屏显示代替传统的示波管显示,操作界面更加友好,显示内容更加丰富。从而降低了人工劳动强度,大大提高检测的效率和准确性。具体完成的工作有:(1)本论文对超声检测理论与技术进行了仔细地研究,自行设计开发了以DSP和MCU为核心的数字式钢轨超声探伤仪。系统由模拟电路和数字电路组成,模拟电路完成超声的发射接收及信号的调理,数字电路完成信号处理和波形显示等功能。(2)对超声波与钢轨中伤损的相互作用的机理进行了研究,对超声回波信号进行了认真的分析,设计了回波抑制及增益补偿模型,并编制了软件,实验表明模型对提高对伤损的判断准确度有重要的作用。(3)设计了一种新的数据采集压缩算法,将数据的采集和压缩有机的融合到一起,在采集率为14M时,实现1～6倍的压缩率,提高了有效信号的捕捉能力,从而提高了检测的准确度。(4)最后对超声探伤仪的各项基本功能进行了验证,并且对整机进行了实验,并且对实验结果及误差进行了分析。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

第一章绪论

1.1 超声检测技术的历史和发展现状

1.2 超声检测技术在钢轨检测中的应用

1.3 本课题研究的意义和主要内容

第二章钢轨超声检测系统及工作原理

2.1 超声检测技术检测机理

2.2 钢轨超声检测系统的组成及工作原理

2.3 超声检测信号分析

2.3.1 影响缺陷波波高的因素

2.3.2 缺陷的定位、定量和定性

第三章钢轨超声检测系统硬件设计

3.1 钢轨超声检测系统总体设计方案

3.2 发射、接收部分模拟电路

3.3 数据采集部分

3.4 数字信号处理器(DSP)

3.5 以MCU 为核心的人机接口电路

3.6 DSP 与MCU 的数据交换接口

3.7 液晶显示模块

3.8 Flash 存储器自举电路(程序存储器)

3.9 钢轨超声检测系统的机械结构

第四章系统软件设计

4.1 系统软件总体结构

4.2 MCU 软件设计

4.3 DSP 软件设计

4.3.1 公共目标文件(COFF)格式

4.3.2 DSP 程序的设计要点

4.3.3 DSP 主程序的设计

4.3.4 DSP 的工作时序和中断处理程序的设计

4.3.5 液晶显示程序的设计

4.3.6 增益补偿程序的设计

4.3.7 数据采集压缩程序的设计

4.3.8 DSP 的引导程序(Bootloader)和对 Flash 的烧写

第五章实验与分析

5.1 数据采集单元的实验与分析

5.2 系统实验与分析

第六章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目

致谢

发布时间: 2006-05-24

参考文献

[1].利用超声波检测无缝钢轨温度应力方案的研究[D]. 彭小丹.电子科技大学2005
[2].用电容式位移传感器测量钢轨温度应力[D]. 李旭.电子科技大学2005
[3].嵌入式钢轨振动监测节点设计[D]. 徐洪全.大连理工大学2012
[4].高温炉管数字化超声检测系统研究[D]. 杨那.大连理工大学2012
[5].基于电磁超声的钢轨缺陷检测系统的研究[D]. 汪开灿.哈尔滨工业大学2010
[6].高温炉管超声检测与诊断系统的设计与实现[D]. 文林.大连理工大学2016
[7].管坯超声检测系统的开发及结构仿真优化[D]. 王明月.华东理工大学2014
[8].基于DSP&CPLD的数字式钢轨超声探伤仪的研究[D]. 邬泳.天津大学2006
[9].多通道、自动化超声检测系统研究与设计[D]. 盛沙.武汉理工大学2004
[10].数字化钢轨超声波探伤仪的研究与开发[D]. 曹芳.东北大学2008

基于数字信号处理技术的钢轨超声检测系统的研究

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