涡流探伤在铁路设施裂纹检测中的研究与应用

发布时间：2017-04-13 13:21

  本文关键词：涡流探伤在铁路设施裂纹检测中的研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铁路运输对国民经济的发展有着重要的意义。在大力提高铁路运输能力,加快铁路速度的同时,必须保障铁路运输安全运行。疲劳裂纹、焊缝缺陷是铁路设施部件多发的故障之一,应采用先进的技术手段对其进行高效而可靠的检测,实现潜在事故的早期预报,做到防患于未然。 涡流检测作为五大常规无损检测方法之一,与其它几种方法相比,它具有容易实施,检测速度快,对表面及近表面缺陷非常敏感,无需除去表面涂层,因此特别适合于处于恶劣工作环境下设施的检测。针对铁路上疲劳裂纹等问题,本文深入地研究了用电涡流方法实现对表面裂纹的检测。 论文首先分析了裂纹检测的几种方案,结合铁道设施结构特点、运营环境,对这几种方案进行了对比,从而确定了采用便携式涡流检测仪进行探伤。接着介绍了涡流检测原理,基于电磁场理论推导了相关的重要公式。阐述了阻抗分析法,并用其分析了影响检测线圈阻抗变化的几个因素。推导了放置式探头线圈的特征频率,为检测频率的选择提供了参考。 在传感器设计中,本文在分析和借鉴现有一些性能较好的探头所采用的结构形式的基础上,通过实验反复修正,得到一种高性能的传感器。并通过大量实验分析确定了各因素对传感器一些性能的影响,为探头线圈尺寸提供了优化。最后采用正交试验设计方法选定了各参数的合理组合,完成了传感器的总体设计。 在硬件设计方面:为了提高灵敏度,通过数学推导设计传感器信号变换电路中的各个参数,并给出了各参数的求取公式,并给出了检测系统激励源、信号调理、单片机系统、显示报警等模块的硬件设计。在软件设计方面:采用模块化软件设计方法,分析了每一个模块的程序流程图,并进行了软件设计。 涡流检测探伤测试仪经过实际应用检验,达到了预期的目标。本文最后对全文的工作进行了总结,并对今后的有关研究工作进行了展望。
【关键词】：无损检测 涡流检测 裂纹缺陷 数据采集 信号处理
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH878
【目录】：

• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景及意义9
• 1.2 无损检测技术9-12
• 1.3 涡流检测技术国内外发展现状12-14
• 1.3.1 涡流检测的研究现状12-14
• 1.3.2 涡流检测的发展方向与未来展望14
• 1.4 本文的主要工作及课题支撑14-16
• 第二章 涡流检测理论基础16-26
• 2.1 涡流检测基本原理16-17
• 2.2 集肤效应17-18
• 2.3 涡流阻抗分析法18-22
• 2.3.1.线圈自身的阻抗18-19
• 2.3.2 耦合线圈的阻抗19-21
• 2.3.3 阻抗的归一化21-22
• 2.4 探头工作频率与特征频率22-24
• 2.4.1 工作频率与灵敏度、渗透深度22
• 2.4.2 探头工作频率的确定22-24
• 2.5 边缘效应24-25
• 2.6 提离效应25
• 2.7 本章小结25-26
• 第三章 探头的设计与制作26-39
• 3.1 涡流传感器设计方法26-28
• 3.2 传感器所采用的结构形式28-30
• 3.3 探头参数、性能研究30-33
• 3.3.1 线圈尺寸选取原则30-31
• 3.3.2 线圈匝数与线圈的电感量31
• 3.3.3 激励线圈与测量线圈正交偏角a31-32
• 3.3.4 激励线圈与测量线圈的间距H32-33
• 3.4 传感器各参数的确定33-37
• 3.4.1 正交试验设计所解决的试验问题33-35
• 3.4.2 正交试验设计的试验安排35-37
• 3.5 探头扫查方式37-38
• 3.6 其它参数38
• 3.7 本章小节38-39
• 第四章 涡流检测系统硬件设计39-50
• 4.1 检测系统总体框图39-40
• 4.2 激励源电路40-41
• 4.3 前置放大与信号检出电路41-43
• 4.3.1 前置滤波放大电路41-42
• 4.3.2 信号分选电路峰值运算电路42-43
• 4.4 单片机系统43-46
• 4.4.1 数据采集A／D转换器43-44
• 4.4.2 模拟信号输出44-45
• 4.4.3 键盘电路45-46
• 4.5 缺陷大小指示设计46-47
• 4.6 报警电路47-48
• 4.7 系统硬件抗干扰设计48-49
• 4.7.1 干扰来源48-49
• 4.7.2 抗干扰措施49
• 4.8 本章小节49-50
• 第五章 涡流检测系统软件设计50-61
• 5.1 软件设计基本原则50-51
• 5.2 软件功能的分析和设计51-52
• 5.3 部分软件模块设计52-59
• 5.3.1 系统主程序模块52
• 5.3.2 系统自检52-54
• 5.3.3 定时器中断子程序54
• 5.3.4 按键程序54-55
• 5.3.5 数据采集模块55-57
• 5.3.6 模拟信号输出模块57-58
• 5.3.7 蜂鸣器驱动子程序58-59
• 5.4 软件抗干扰设计59-60
• 5.5 本章小节60-61
• 第六章 探伤实例与系统特点61-63
• 6.1 成果展示61
• 6.2 探伤实例61-62
• 6.3 系统特点62-63
• 第七章 总结与展望63-65
• 7.1 全文总结63
• 7.2 研究展望63-65
• 参考文献65-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：303709