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基于虚拟仪器的钢轨超声导波阈值监控系统研究
| 论文题名： | 基于虚拟仪器的钢轨超声导波阈值监控系统研究 |
| 关键词： | 超声导波;断轨监测;虚拟仪器;数据分析;阈值监控;铁路运输 |
| 摘要： | 我国铁路运输繁忙，列车运行间隔只有几分钟，同时，运营线路近十万公里，部分线路状况较差，超期服役钢轨数量很大，钢轨伤损发生率高。为防止伤损的发生和扩大，全线有近万名专职钢轨探伤人员和巡道工人负责钢轨内部伤损的检测，对防止钢轨断裂，保证运输安全起到了很大作用。随着高速铁路的发展，现用方法及设备在探伤检测精度、准确性和探伤检测效率方面存在局限性，必须加以研究解决。超声导波断轨检测技术，对目前国内铁路发展状况具有较好的研究和应用价值。 本文介绍了超声导波断轨监测的研究意义和国内外发展现状，基于虚拟仪器搭建了一套完整的超声导波断轨监测系统。硬件部分由超声波发生器激励超声探头产生超声波信号，同时传入钢轨中形成导波，另一端用夹心式换能器接收导波检测信号;使用PCI-9812数据采集卡接收数据，同时进行导波信号的模数转换，再通过PCI总线与工控机实现数据通讯;PC机显示人机对话界面。软件部分在Windows操作系统下，搭建的基于虚拟仪器的钢轨阈值监测系统，该系统通过调用PCI-9812数据采集卡的底层驱动程序实现对数据采集卡状态的控制以及参数设置;另外设计信号处理分析模块读取PCI-9812数据采集卡缓存中的数据，进而对接收到的导波检测信号进行分析。分析数据的方式有:快速傅里叶变换，完成接收到的超声导波检测信号的频谱分析;FIR滤波，对接收到的超声导波检测信号进行有限长单位冲激响应(FIR)加窗滤波处理，并使用不同的窗函数;然后运用阈值监控的方法对钢轨中的导波信号的幅值进行实时地监控，最后，通过TCP/IP网络通信技术将监控数据由服务器传输至客户端。 利用搭建起的超声导波断轨监测系统，根据钢轨导波换能器接收信号特征进行信号处理，在完整轨和断轨上进行对比试验，分析钢轨断轨前后产生的信号特征变化，为研究实现对钢轨健康状况的监测打下工程应用基础。 |
| 作者： | 陈天夫 |
| 专业： | 光学工程 |
| 导师： | 滕永平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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