煤炭传送带超声无损检测系统设计

发布时间：2017-08-20 02:32

  本文关键词：煤炭传送带超声无损检测系统设计

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【摘要】：煤炭传送带无损检测对我国煤炭行业的发展至关重要,关系到煤炭生产效率以及人身安全。因此为了避免传送带损伤导致的人身财产安全,对传送给带的实时检测是十分必要的。超声波探伤作为一种先进的无损检测方法,它可以利用传送带内部缺陷对超声波传播的影响,实时的检测传送带损坏情况。根据超声波脉冲穿透法基本原理,以FPGA为控制核心,采用一收一发两个100kHz轮式超声波换能器,设计一种煤矿传送带无损检测系统。本论文首先介绍了传送带检测系统国内外现状,阐述了超声波无损探伤的基本理论和方法。针对煤矿传送带无损检测的需要,确定了论文的研究内容和方向。根据此总体设计方案,对系统的硬件设计和软件设计分别进行了详细的叙述,并对小波变换在超声回波信号去噪应用进行了研究和分析。该系统硬件电路设计主要包括超声波收发模块、FPGA控制模块、USB通信模块。软件设计方面采用LabVIEW与MATLAB混合编程,通过小波变换数字信号处理技术对回波波形进行数据分析,实现了对超声波波形的实时数据采集、显示,能够准确检测传送带在运转中出现的损坏情况。
【关键词】：FPGA 超声波 传送带 USB 小波变换 LabVIEW MATLAB
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD528.1;TH878.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 国内外发展现状10-12
• 1.2 超声无损检测技术12-13
• 1.3 本课题研究的目的和意义13-15
• 第二章 超声波无损检测基本理论15-26
• 2.1 超声波简介15-16
• 2.1.1 超声波的基本物理量15-16
• 2.1.2 超声波的分类16
• 2.2 传送带简介16-18
• 2.2.1 煤矿传送带类型16-17
• 2.2.2 煤矿传送带撕裂原因分析17-18
• 2.3 超声波在传送带的传播特点及探头选型18-22
• 2.3.1 声波在传送带中的传播分析18-19
• 2.3.2 超声波探头类型选择19-21
• 2.3.3 超声波探头频率选择21-22
• 2.4 超声波探伤检测原理22-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 硬件总体设计26-41
• 3.1 总体设计框图26-27
• 3.2 超声波发射电路27-28
• 3.3 超声波接收电路28-33
• 3.3.1 放大电路29-30
• 3.3.2 滤波电路30-33
• 3.4 A/D采样电路33-34
• 3.4.1 A/D芯片选择33-34
• 3.4.2 电路连接34
• 3.5 USB通信电路34-36
• 3.5.1 CYZC68013A简介34-35
• 3.5.2 硬件电路图35-36
• 3.6 电源电路36-38
• 3.7 FPGA外围电路设计38-40
• 3.7.1 晶振电路38-39
• 3.7.2 JTAG电路39
• 3.7.3 复位电路39-40
• 3.8 本章小结40-41
• 第四章 软件部分41-56
• 4.1 FPGA开发简介41-43
• 4.1.1 FPGA开发的一般流程41-42
• 4.1.2 软件开发平台42-43
• 4.1.3 开发语言43
• 4.2 超声波收发模块43-46
• 4.2.1 超声波发射模块43-44
• 4.2.2 超声波回波信号的增益控制模块44-46
• 4.2.3 A/D采样与FIFO数据存储46
• 4.3 USB通信模块46-53
• 4.3.1 固件程序设计47-49
• 4.3.2 USB Slave FIFO模式读写设计49-53
• 4.4 上位机设计53-55
• 4.4.1 Lab VIEW与MATLAB混合编程53-54
• 4.4.2 上位机图形界面54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 回波信号的小波去噪56-66
• 5.1 回波信号处理的必要性56-57
• 5.2 小波去噪流程57-61
• 5.2.1 小波的定义57-58
• 5.2.2 小波基的选取58-60
• 5.2.3 小波分解及层数60-61
• 5.2.4 阈值的选取61
• 5.2.5 小波重构61
• 5.3 结果分析61-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-69
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

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本文编号：704241