原文传递
基于嵌入式系统的电磁钢轨探伤数据处理研究
| 论文题名： | 基于嵌入式系统的电磁钢轨探伤数据处理研究 |
| 关键词： | 钢轨探伤;电磁感应;嵌入式系统;FPGA信号解调;数据处理;模块化设计 |
| 摘要： | 我国铁路交通行业近几年高速发展，如何确保行车安全是一个备受关注的问题。在众多的安全保障技术中，检测钢轨损伤是重要的基础检测技术。钢轨探伤工具有“铁路医生”之称，是用于检测铁路钢轨损伤的专业车辆设备。目前国内检测钢轨损伤的方法主要为超声波探伤，手段较为单一。这种检测方法在实施时对环境有较高的要求，超声波传感器需要与钢轨密切接触，并且需要添加耦合剂。基于超声波原理研制的钢轨探伤小车需要人工作业，速度较慢;大型探伤车只能在铁路无车运行情况下使用，越来越无法满足大量钢轨需要检测维护的需求。本文主要介绍了基于电磁感应原理的钢轨探伤的方法，通过检测钢轨反馈的电磁涡流大小来判断钢轨的损伤信息，这种检测方法具有非接触、高速度等优点，能够检测钢轨的表面及内部的缺陷。 本文设计了基于嵌入式系统的电磁钢轨探伤数据处理平台，能够实现在线钢轨损伤信息的检测保存及传输功能。通过对激励传感器施加正弦信号，产生的电磁场作用于钢轨，钢轨产生的涡流反作用于检测传感器上，通过对检测信号的解调分析，能够判断出钢轨的损伤信息，将钢轨损伤数据和定位数据在线保存，并通过无线网络发送到远程服务器端。数据处理平台由FPGA和嵌入式ARM分工合作，共同完成任务。论文的主要内容如下: 详细介绍了基于嵌入式系统的电磁钢轨探伤数据处理的硬件平台设计。硬件平台选择Xilinx公司推出的集成FPGA和嵌入式处理器ARM的Zedboard开发板，利用AD/DA转换板完成激励信号和采集信号的模/数和数/模转换工作，电磁钢轨探伤的硬件还包括前端的涡流传感器及微弱信号放大电路，对损伤位置定位的GPS模块以及用于数据传输的GPRS模块。 基于嵌入式系统的电磁钢轨探伤数据处理的软件平台设计主要包括两部分。一部分是FPGA信号解调的程序设计，采用FFT算法完成回采信号的解调任务，软件上采用Verilog语言实现;另一部分是嵌入式系统数据管理的程序设计，包括嵌入式系统的搭建、系统定位模块的程序设计、数据传输模块的程序设计，以及SQlite嵌入式数据库模块实时保存数据的程序设计，软件上采用C语言实现。 对搭建的电磁钢轨探伤数据处理平台进行实验及功能验证。上位机编程实现串口采集FPGA解调数据，通过比较不同频率激励信号作用下回采信号生成的曲线来检验电磁钢轨探伤的效果;对嵌入式Linux系统及各模块能否正确、及时地管理数据进行了测试和功能验证。结果表明:搭建的这套电磁钢轨探伤数据处理平台能够实现既定的功能，满足在线电磁钢轨探伤的要求。 |
| 作者： | 邱祉凯 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 程轶平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
