钢轨顶面裂纹漏磁信号检测系统设计
发布时间：2022-05-03 01:18
随着高铁和地铁的高速发展,国内轨道交通的里程和运营规模逐年增加。钢轨的安全对于保证轨道交通的安全具有重要意义。由于轮对的反复挤压、摩擦和冲击等因素,钢轨会产生伤损,其初期集中于钢轨顶面,以细小裂纹的形式存在。本文聚焦于钢轨顶面裂纹的无损检测技术,研发了一套非接触的漏磁检测系统,设计了系统软硬件,通过实验验证了系统的有效性,为钢轨顶面裂纹的检测提供了一套有效的技术手段。本文研究了漏磁场的形成机理、磁路和磁场分布,根据z方向漏磁场分布的差模特性,设计了差分式的传感器探头结构,在此基础上根据缺陷的尺寸、巡检速度等因素确定了合适的采样速度,并据此推导了差分传感器的合理间距。分析了漏磁场强度与磁路磁阻的关系,在此基础上提出了基于聚磁体的漏磁场增强方法,通过仿真研究了聚磁体形状对漏磁场的影响,确定横截面为正方形的聚磁体具有较强的聚磁效果,能较好的增强信号。进一步研究了正方形边长对聚磁效果的影响,通过仿真发现边长越大的聚磁体聚磁效果越好,但巡检时振动等因素的干扰也会变大,在兼顾增强信号和抑制干扰这两方面的基础上确定了合适的边长。在理论研究与仿真的基础上,设计了一套非接触的漏磁检测系统,系统使用聚磁体...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 钢轨缺陷检测技术的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文的研究内容
1.3.1 研究内容
1.3.2 章节安排
1.4 文本的创新点
第二章 钢轨漏磁检测技术相关理论基础
2.1 电磁学理论基础
2.1.1 铁磁性物质磁化机理
2.1.2 电磁学基本定律
2.2 漏磁场的形成及磁路分析
2.2.1 漏磁检测原理
2.2.2 漏磁检测磁路分析
2.3 差分峰值检测方法
2.4 本章小结
第三章 漏磁检测磁路的仿真分析及优化
3.1 模型的构建
3.2 聚磁结构对漏磁场分布的影响分析
3.3 聚磁结构对漏磁检测信号的影响分析
3.4 基于聚磁体的漏磁检测系统性能探究
3.5 本章小结
第四章 漏磁巡检系统设计
4.1 系统总体设计
4.2 差分检测探头设计
4.2.1 磁化器
4.2.2 磁敏传感器
4.2.3 检测探头整体设计
4.3 信号调理电路设计
4.3.1 差分电路
4.3.2 滤波电路
4.3.3 放大电路
4.4 系统主机设计
4.4.1 工控机与采集系统
4.4.2 电源模块
4.5 软件介绍
4.5.1 下位机调理电路单片机软件设计
4.5.2 上位机人机交互程序设计
4.6 本章小结
第五章 系统试验与结果分析
5.1 无损检测试验平台验证试验与结果分析
5.1.1 试验平台样例介绍
5.1.2 试验结果分析
5.1.3 转台试验小结
5.2 自然缺陷样例检测试验与结果分析
5.2.1 自然缺陷样例介绍
5.2.2 试验结果分析
5.2.3 信号细节对比分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国铁路网将升级为"八纵八横"[J]. 时永庆. 工程建设标准化. 2016(07)
[2]双传感器差分峰值侦测的漏磁检测新方法[J]. 吴德会,刘志天,苏令锌. 仪器仪表学报. 2016(06)
[3]Hertz理论与有限元法分析轮轨接触疲劳的差异性研究[J]. 曹世豪,李煦,张四放,文良华,江晓禹. 机械工程学报. 2015(06)
[4]在役钢轨无损检测技术与系统的应用与发展[J]. 赵扬,陈建伟,孙继华,马健,孙继昌,贾中青. 无损检测. 2014(03)
[5]GTC-80型钢轨探伤车及其运用[J]. 徐其瑞,石永生,许贵阳,朱红军. 中国铁路. 2013(11)
[6]高速铁路钢轨打磨关键技术研究[J]. 周清跃,田常海,张银花,刘丰收,陈朝阳,俞喆. 中国铁道科学. 2012(02)
[7]钢板缺陷的脉冲漏磁检测系统设计及试验[J]. 杨理践,朱明,高松巍. 无损检测. 2012(01)
[8]涡流检测在钢轨裂纹定量化评估中的应用[J]. 李国厚,黄平捷,陈佩华,侯迪波,张光新,周泽魁. 浙江大学学报(工学版). 2011(11)
[9]新中国铁路60年建设的回顾与展望[J]. 高志华. 理论学习与探索. 2009(04)
[10]高速铁路钢轨RCF伤损特征及NDT研究进展[J]. 卢超,涂占宽,程建军,黎连修. 失效分析与预防. 2009(01)
博士论文
[1]轮轨接触特性及钢轨损伤因素的理论及试验研究[D]. 刘洋.兰州交通大学 2016
[2]轮轨滚动接触弹塑性分析及疲劳损伤研究[D]. 肖乾.中国铁道科学研究院 2012
[3]中长期铁路网规划布局及优化方法研究[D]. 周荣征.西南交通大学 2011
硕士论文
[1]钢轨顶面裂纹巡检系统开发[D]. 朱兴俊.南京航空航天大学 2017
[2]探伤车车载钢轨高速巡检系统研究[D]. 张浪.南京航空航天大学 2016
[3]铁路钢轨裂纹的在线高速漏磁巡检[D]. 高运来.南京航空航天大学 2013
[4]铁路运输业发展对我国就业的影响研究[D]. 任倩.北京交通大学 2012
[5]基于三维漏磁检测技术的高速铁路钢轨斜裂纹特征识别研究[D]. 赵飒.南京航空航天大学 2010
本文编号：3650337
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 钢轨缺陷检测技术的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文的研究内容
1.3.1 研究内容
1.3.2 章节安排
1.4 文本的创新点
第二章 钢轨漏磁检测技术相关理论基础
2.1 电磁学理论基础
2.1.1 铁磁性物质磁化机理
2.1.2 电磁学基本定律
2.2 漏磁场的形成及磁路分析
2.2.1 漏磁检测原理
2.2.2 漏磁检测磁路分析
2.3 差分峰值检测方法
2.4 本章小结
第三章 漏磁检测磁路的仿真分析及优化
3.1 模型的构建
3.2 聚磁结构对漏磁场分布的影响分析
3.3 聚磁结构对漏磁检测信号的影响分析
3.4 基于聚磁体的漏磁检测系统性能探究
3.5 本章小结
第四章 漏磁巡检系统设计
4.1 系统总体设计
4.2 差分检测探头设计
4.2.1 磁化器
4.2.2 磁敏传感器
4.2.3 检测探头整体设计
4.3 信号调理电路设计
4.3.1 差分电路
4.3.2 滤波电路
4.3.3 放大电路
4.4 系统主机设计
4.4.1 工控机与采集系统
4.4.2 电源模块
4.5 软件介绍
4.5.1 下位机调理电路单片机软件设计
4.5.2 上位机人机交互程序设计
4.6 本章小结
第五章 系统试验与结果分析
5.1 无损检测试验平台验证试验与结果分析
5.1.1 试验平台样例介绍
5.1.2 试验结果分析
5.1.3 转台试验小结
5.2 自然缺陷样例检测试验与结果分析
5.2.1 自然缺陷样例介绍
5.2.2 试验结果分析
5.2.3 信号细节对比分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国铁路网将升级为"八纵八横"[J]. 时永庆. 工程建设标准化. 2016(07)
[2]双传感器差分峰值侦测的漏磁检测新方法[J]. 吴德会,刘志天,苏令锌. 仪器仪表学报. 2016(06)
[3]Hertz理论与有限元法分析轮轨接触疲劳的差异性研究[J]. 曹世豪,李煦,张四放,文良华,江晓禹. 机械工程学报. 2015(06)
[4]在役钢轨无损检测技术与系统的应用与发展[J]. 赵扬,陈建伟,孙继华,马健,孙继昌,贾中青. 无损检测. 2014(03)
[5]GTC-80型钢轨探伤车及其运用[J]. 徐其瑞,石永生,许贵阳,朱红军. 中国铁路. 2013(11)
[6]高速铁路钢轨打磨关键技术研究[J]. 周清跃,田常海,张银花,刘丰收,陈朝阳,俞喆. 中国铁道科学. 2012(02)
[7]钢板缺陷的脉冲漏磁检测系统设计及试验[J]. 杨理践,朱明,高松巍. 无损检测. 2012(01)
[8]涡流检测在钢轨裂纹定量化评估中的应用[J]. 李国厚,黄平捷,陈佩华,侯迪波,张光新,周泽魁. 浙江大学学报(工学版). 2011(11)
[9]新中国铁路60年建设的回顾与展望[J]. 高志华. 理论学习与探索. 2009(04)
[10]高速铁路钢轨RCF伤损特征及NDT研究进展[J]. 卢超,涂占宽,程建军,黎连修. 失效分析与预防. 2009(01)
博士论文
[1]轮轨接触特性及钢轨损伤因素的理论及试验研究[D]. 刘洋.兰州交通大学 2016
[2]轮轨滚动接触弹塑性分析及疲劳损伤研究[D]. 肖乾.中国铁道科学研究院 2012
[3]中长期铁路网规划布局及优化方法研究[D]. 周荣征.西南交通大学 2011
硕士论文
[1]钢轨顶面裂纹巡检系统开发[D]. 朱兴俊.南京航空航天大学 2017
[2]探伤车车载钢轨高速巡检系统研究[D]. 张浪.南京航空航天大学 2016
[3]铁路钢轨裂纹的在线高速漏磁巡检[D]. 高运来.南京航空航天大学 2013
[4]铁路运输业发展对我国就业的影响研究[D]. 任倩.北京交通大学 2012
[5]基于三维漏磁检测技术的高速铁路钢轨斜裂纹特征识别研究[D]. 赵飒.南京航空航天大学 2010
本文编号：3650337
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