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基于超声导波的无缝线路断轨检测系统
| 论文题名： | 基于超声导波的无缝线路断轨检测系统 |
| 关键词： | 无缝钢轨;断轨检测;超声导波;系统设计 |
| 摘要： | 铁路运营线上的断轨现象，严重地威胁着铁路运行安全。随着高速铁路的快速发展，无缝钢轨在铁路上的应用越来越广泛，但是无缝钢轨的普及也带来了新的问题，钢轨内部的应力变化更加剧烈，导致断轨发生的机率变大。国内目前使用的钢轨探伤车和轨道电路等断轨检测方法均存在不足。因此，设计一种实时断轨检测系统对保障铁路运输安全具有重要意义。 论文提出了基于超声导波的无缝线路断轨检测系统。系统采用基于ARM与FPGA的硬件平台，使用超声导波换能器作为发射与接收传感器，实现长距离无缝线路的断轨检测。 论文首先研究了超声导波断轨检测理论，选择了35kHz的超声导波频率，通过半解析有限元方法确定了超声导波换能器的安装位置与纵向激励方式，测定了超声导波在钢轨中的衰减曲线;然后设计了基于删与FPGA的硬件电路，通过设计DC/DC升压电路与高压振荡电路实现了对换能器的高压激励，通过由四级运放串联组成的电路实现了对微小信号的放大及滤波，并在FPGA中完成了对检测信号的提取与识别，其中重点研究了FIR数字滤波器、FFT运算的FPGA实现，通过优化时序满足了系统实时处理的要求，FPGA与ARM通过总线结构完成通讯，在ARM中完成断轨判断及数据上传工作;编写了上位机软件，实现了数据的获取、存储与钢轨情况的实时显示等功能。 论文实现了基于超声导波的无缝线路断轨检测，并在多处实际线路进行了测试。其中，在北京环形铁路的实验，得到了系统的误报率为0.17％，漏报率为0;在大西线铁路安装的断轨检测系统实现了2km检测区间的断轨检测，运行稳定，信号检测正常。 |
| 作者： | 李浩 |
| 专业： | 检测技术与自动化装置 |
| 导师： | 余祖俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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