钢轨超声导波通信调制与解调的研究

发布时间：2024-04-22 05:32

　　在役钢轨受环境和巨大压力的影响,容易出现损伤,如果不能被及时发现和处理,会引发行车事故。针对这一问题,专家们提出了各种关于钢轨损伤检测的理论和实现方法,其中超声波断轨检测系统成为了研究热点,此系统的模块之间通常采用数传模块进行相互通信。本文提出在钢轨中利用超声波进行通信,实现超声波断轨检测系统在进行损伤检测的同时,相互通信,可以节约成本,增强系统的稳定性。本文在超声波断轨检测系统研究基础上,,对超声波通信的调制解调方式进行分析对比。首先通过频率扫描实验确定最佳激励频率范围,并根据频率范围和超声波换能器的特性确定超声波通信载波频率。然后在Simulink中基于多径衰减信道和换能器电学等效模型对2PSK、2ASK、2FSK三种调制解调方式进行仿真对比,并针对非相干解调存在的弊端采用了频号信息解调方式。最后基于ARM微控制器设计超声波通信调制解调电路,分为发射端和接收端两部分。发射端通过软件实现了信道编码和信号调制并通过全桥逆变电路和脉冲变压器对调制信号进行功率放大和升压,升压后的调制信号激励超声波换能器。解调端首先将接收信号通过程控放大电路、自动增益控制电路、带通滤波器、偏置电路进行预处理...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1钢轨损伤Fig.1-1Theraildamage

导致重大行车事故。为了保证列车的安全运行，当钢轨出现损伤时，需要及时得到反馈并进行处理，因此断轨检测方法已成为国内外研究热点。其中超声波断轨检测方法，不受环境因素和道床参数影响，并且成本低廉、实时性高、传播距离远，近年来得到了关注。在偏远的山区特别是大长隧道内，超声波断轨检测设备....

图1-2事故现场

图1-2事故现场Fig.1-2Thesceneoftheaccident这问题，国内外研究人员进行了深入的研究，并设计了各种各样的检的断轨实时检测系统，主要有轨道电路检测和超声波断轨检测系统，虽术已经发展得较为成熟，但轨道电路容易受到外界的干扰，比如电磁波，并且损....

图3-5超声波换能器实物

图3-3100m接收波频谱分析图Fig.3-3Spectrumanalysisdiagramof100mreceivedwave图3-4150m接收波频谱分析图Fig.3-4Spectrumanalysisdiagramof150mreceive....

图3-7信道模型

3.3Simulink中信道的搭建本文的通信信道是工字型钢轨，由2.2.2节可知，超声波在钢轨传输过程中受到介以及介质当中的杂质所影响，会产生反射、折射等，所以将钢轨抽象为个多径衰落道。在Simulink中采用多径瑞利衰落和高斯白噪模块来模拟实际信道[45]。在本系....

本文编号：3961998