鋼軌是軌道結(jié)構(gòu)的重要部件,直接承受機(jī)車、車輛荷載的作用。在使用過程中,鋼軌由于長期暴露于惡劣的環(huán)境中,加之內(nèi)部應(yīng)力及沖擊荷載等多種因素的綜合作用,將不可避免地產(chǎn)生裂紋。如果產(chǎn)生的裂紋未能及時處理,任其擴(kuò)展勢必導(dǎo)致鋼軌的斷裂,從而極大地增加列車脫軌等安全事故的發(fā)生概率�，F(xiàn)階段鐵路上廣泛使用基于超聲波檢測技術(shù)的鋼軌探傷車,存在著占用天窗長,無法實(shí)時監(jiān)測等問題,亟待改善。為提高鋼軌裂紋的檢測效率和實(shí)現(xiàn)檢測的實(shí)時性,論文設(shè)計(jì)了一套能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測鋼軌裂紋的檢測系統(tǒng)。論文首先分析了鋼軌裂紋的產(chǎn)生原因以及常見的鋼軌裂紋形式,將鋼軌裂紋按分布位置分為軌頭裂紋、軌腰裂紋以及軌底裂紋。綜合對比了現(xiàn)階段國內(nèi)外對鋼軌裂紋的檢測方法后,選取超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)為基本研究方法。基于超聲導(dǎo)波的基礎(chǔ)理論,針對不同位置的裂紋選取相應(yīng)的激勵位置,分別確定了漢寧窗調(diào)制的正弦波為激勵信號和35kHz為最佳激勵頻率。通過對軌頭、軌腰以及軌底裂紋三維有限元模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),證實(shí)了所選激勵信號的正確性,選取了三種適用于軌頭、軌腰以及軌底裂紋檢測的導(dǎo)波模態(tài)。利用通用設(shè)備所組成的檢測裝置在實(shí)驗(yàn)室對鋼軌進(jìn)行裂紋的檢測實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了對鋼軌各位...

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 選題背景及意義
        1.1.1 常見的鋼軌裂紋
        1.1.2 鋼軌裂紋的分類
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 漏磁檢測技術(shù)
        1.2.2 渦流檢測技術(shù)
        1.2.3 機(jī)器視覺檢測技術(shù)
        1.2.4 超聲檢測技術(shù)
        1.2.5 超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)
    1.3 論文的研究內(nèi)容及章節(jié)安排
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 章節(jié)安排
2 鋼軌裂紋檢測系統(tǒng)的原理與方案設(shè)計(jì)
    2.1 超聲導(dǎo)波檢測的基礎(chǔ)理論
        2.1.1 超聲導(dǎo)波的概念
        2.1.2 群速度和相速度
        2.1.3 頻散曲線
    2.2 超聲導(dǎo)波檢測的原理與參數(shù)選取
        2.2.1 激勵波形的選取
        2.2.2 激勵頻率的選取
        2.2.3 激勵位置的選取
    2.3 基于有限元分析的仿真驗(yàn)證
        2.3.1 前處理過程
        2.3.2 求解過程
        2.3.3 后處理過程
    2.4 鋼軌的裂紋檢測實(shí)驗(yàn)
        2.4.1 軌頭裂紋檢測
        2.4.2 軌腰裂紋檢測
        2.4.3 軌底裂紋檢測
    2.5 鋼軌裂紋檢測系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
    2.6 本章小結(jié)
3 鋼軌裂紋檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
    3.1 發(fā)射電路設(shè)計(jì)
        3.1.1 信號發(fā)生電路
        3.1.2 D/A轉(zhuǎn)換電路
        3.1.3 差分放大電路
        3.1.4 低通濾波電路
        3.1.5 功率放大電路
    3.2 接收電路設(shè)計(jì)
        3.2.1 前置放大電路
        3.2.2 帶通濾波電路
        3.2.3 A/D差分電路
        3.2.4 A/D轉(zhuǎn)換電路
        3.2.5 數(shù)據(jù)緩沖電路
    3.3 FPGA及其外圍電路設(shè)計(jì)
        3.3.1 FPGA芯片的選型
        3.3.2 外圍電路設(shè)計(jì)
    3.4 STM32及其外圍電路設(shè)計(jì)
        3.4.1 STM32芯片的選型
        3.4.2 外圍電路設(shè)計(jì)
    3.5 本章小結(jié)
4 鋼軌裂紋檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
    4.1 FPGA程序設(shè)計(jì)
        4.1.1 DDS模塊
        4.1.2 FIFO模塊
        4.1.3 PLL模塊
    4.2 STM32程序設(shè)計(jì)
        4.2.1 操作系統(tǒng)的選擇
        4.2.2 LCD驅(qū)動程序
        4.2.3 存儲程序
        4.2.4 通訊程序
    4.3 本章小結(jié)
5 鋼軌裂紋檢測系統(tǒng)的測試與實(shí)驗(yàn)
    5.1 發(fā)射和接收功能的測試
        5.1.1 發(fā)射功能的測試
        5.1.2 接收功能的測試
    5.2 鋼軌的裂紋檢測實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 軌頭裂紋檢測
        5.2.2 軌腰裂紋檢測
        5.2.3 軌底裂紋檢測
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 未來展望
參考文獻(xiàn)
附錄A FPGA頂層原理圖
作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3840045