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原文传递钢轨探伤检测系统的设计与实现

论文题名：	钢轨探伤检测系统的设计与实现
关键词：	钢轨;超声波检测;小波变换;回波信号;消噪处理;探伤检测
摘要：	随着科技的发展和人们生活质量的提高，安全快速舒适的铁路运输越来越受到人们的关注。钢轨作为铁路运输的重要支撑，在长期运输过程中不可避免的会产生各种损伤，严重威胁到行车安全。超声波检测作为一种重要的无损检测方式在交通运输、机械制造、航天航空、国防工业等领域已得到了广泛的应用。基于国内现有的超声波检测仪大多采用单CPU来实现，其软件设计复杂、代码的移植和重用性困难、实现代码量大、不便于系统的维护和升级。故本文提出了一种基于ARM与DSP的双CPU便携式超声波钢轨探伤检测系统方案，能够实现钢轨在线的全面探伤，具有重要的理论意义与实际价值。　　本文的主要研究内容如下: 　　 (1)提出了“ARM+DSP”的硬件结构框架和嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系统相结合的设计思想，完成了以TMS320C6713B和STM32F103ZET6为核心的钢轨检测系统的硬件搭建，能够充分利用ARM在控制方面的优势和DSP强大的数据处理能力。　　 (2)改进了超声波发射电路，使之能够成功发射激励脉冲、重复频率和电压幅度可调的超声波;采用全差分电路来驱动A/D采样电路，从而能有效地减少电噪声干扰;利用FIFO作为A/D采样输出与DSP的接口，提高数据的传输效率;采用双口RAM来实现DSP与ARM之间的通信，提高整个系统的性能。　　 (3)采用小波变换来对回波信号进行消噪处理，从而可靠地提取有效信号，实验结果表明小波变换能够大大减少回波信号的噪声;成功移植μC/OS-Ⅱ操作系统到STM32，并开发了相应的设备驱动程序，对系统进行任务划分，实现任务间的通信与处理。　　 (4)对钢轨探伤检测系统进行了测试，测试系统的水平线性误差和垂直线性误差均达到了设计要求。然后分别完成了对0°、37°、70°探头在WGT-1试块中的测试，实验表明钢轨探伤检测系统能够成功地实现钢轨的缺陷探伤。　　最后，对本文的工作进行总结并对今后可能的研究方向进行了展望。
作者：	金沛锋
专业：	电子科学与技术
导师：	周炎涛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文