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电磁钢轨探伤的数据处理系统研究
| 论文题名： | 电磁钢轨探伤的数据处理系统研究 |
| 关键词： | 电磁钢轨探伤;数据处理系统;数字解调算法;现场可编程门阵列;频谱分析法 |
| 摘要： | 在钢轨探伤数据处理系统的研究中，传感器信号的采集和处理是该领域的主要研究内容。为了能够准确获取钢轨裂纹的位置，需要对多个线圈信号高速同步采集并对采集得到信号进行实时处理，但是由于线圈信号采集密度大、采集速度高，对电磁钢轨探伤数据处理系统提出了很多新问题。随着电子技术的飞速发展，FPGA器件也越来越普及。FPGA器件的时钟频率高、内部延时小、编程配置灵活和并行处理等特点，使之成为钢轨探伤数据处理的理想器件。 本文设计了基于FPGA的钢轨探伤数据处理系统，将FPGA和电磁探伤技术相结合，解决了钢轨探伤的诸多问题，并提高了钢轨探伤系统的实时性、可靠性和高速性能。论文的主要内容如下： 1、分析了频谱分析法、快速相关法和最小二乘法的原理，并对各种情况下三种算法的解调效果进行了比较和分析。 2、构建了基于FPGA的钢轨探伤数据处理系统的模型。使用ISE开发软件和Verilog开发语言，设计了系统的信号采集、信号处理、信号解调模块和数据输出模块，然后综合考虑解调算法的资源消耗和计算时间，比较了频谱分析法和快速相关法在FPGA平台上实现的难易度和可行性，选择出适合钢轨探伤数据处理系统的解调算法。 3、通过Modelsim和System Generator软件仿真验证了数据处理系统各个模块的功能和效果。然后在XILINx Virtex-5 XC5VLX110T开发平台上，验证了本文设计的FPGA钢轨数据处理系统的功能，最后分析了整个系统的性能。 应用计算机仿真与FPGA平台开发和实现相结合，大大加快了电磁钢轨探伤系统的原型设计和验证。极大了方便了对运算量大和实时性高的数字解调算法的硬件实现，实验结果证明：该系统速度高，控制能力强，满足钢轨探伤的要求。 |
| 作者： | 付阳俊 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 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： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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