基于数字信号处理技术的钢轨超声检测系统的研究

发布时间：2017-05-27 05:14

  本文关键词：基于数字信号处理技术的钢轨超声检测系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【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。
【关键词】：钢轨超声探伤 回波 DSP MCU 双口RAM
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH878.2
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 超声检测技术的历史和发展现状8-9
• 1.2 超声检测技术在钢轨检测中的应用9-10
• 1.3 本课题研究的意义和主要内容10-12
• 第二章 钢轨超声检测系统及工作原理12-28
• 2.1 超声检测技术检测机理12-17
• 2.2 钢轨超声检测系统的组成及工作原理17-19
• 2.3 超声检测信号分析19-28
• 2.3.1 影响缺陷波波高的因素19-20
• 2.3.2 缺陷的定位、定量和定性20-28
• 第三章 钢轨超声检测系统硬件设计28-52
• 3.1 钢轨超声检测系统总体设计方案28-29
• 3.2 发射、接收部分模拟电路29-32
• 3.3 数据采集部分32-35
• 3.4 数字信号处理器(DSP)35-40
• 3.5 以MCU 为核心的人机接口电路40-42
• 3.6 DSP 与MCU 的数据交换接口42-45
• 3.7 液晶显示模块45-48
• 3.8 Flash 存储器自举电路(程序存储器)48-50
• 3.9 钢轨超声检测系统的机械结构50-52
• 第四章 系统软件设计52-71
• 4.1 系统软件总体结构52
• 4.2 MCU 软件设计52-53
• 4.3 DSP 软件设计53-71
• 4.3.1 公共目标文件(COFF)格式53-56
• 4.3.2 DSP 程序的设计要点56-60
• 4.3.3 DSP 主程序的设计60-61
• 4.3.4 DSP 的工作时序和中断处理程序的设计61-63
• 4.3.5 液晶显示程序的设计63-65
• 4.3.6 增益补偿程序的设计65-66
• 4.3.7 数据采集压缩程序的设计66-67
• 4.3.8 DSP 的引导程序(Bootloader)和对 Flash 的烧写67-71
• 第五章 实验与分析71-79
• 5.1 数据采集单元的实验与分析71-75
• 5.2 系统实验与分析75-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 参考文献81-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目84-85
• 致谢85

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