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基于数字信号处理技术的钢轨超声检测系统的研究

王勇

  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
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:天津大学2005年
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