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数字超声轮轴探伤仪硬件设计与实现
| 论文题名： | 数字超声轮轴探伤仪硬件设计与实现 |
| 关键词： | 超声检测;轮轴探伤仪;无损检测;总体设计 |
| 摘要： | 超声检测是一种重要的无损检测方法，具有灵敏度高、缺陷定位准确、深度大、速度快等优点，广泛应用于包括轮轴探伤在内的诸多工程领域。本课题设计实现了一款数字超声轮轴探伤仪，用于列车轮轴的定期检测，确保轮轴的质量和列车的运行安全。 论文提出了探伤仪的总体设计方案，分析了仪器性能指标要求，重点研究了下位机硬件即探伤电路板的设计。硬件的模拟电路主要实现超声激励信号的发射和回波的接收，进行稳压、放大、滤波、采样等模拟处理。其中的采样单元选用12位高精度低功耗的超声专用模数转换芯片，并在 FPGA内嵌的数字时钟管理单元控制下实现回波信息的高速采集。硬件的数字电路以FPGA为核心，主要实现数字回波信号的滤波、检波、提取和存储，并对模拟电路进行控制。FPGA强大的处理能力、丰富的逻辑资源、内嵌的硬核单元和可编程的特点提高了系统的性能并使修改调试变得方便。设计中采用模拟滤波和高阶 FIR数字滤波相结合针对不同频率的探头分别滤波，体现出良好的选频特性和滤波效果，重点加强了小角度探头在轮轴关键位置的探伤精确度。采用USB接口高速地传输指令与数据，使得上位机与下位机的联系更加方便。 论文探讨了探伤仪的硬件调试工作，分析了调试中遇到的问题及解决的方法。设计中利用优化 Verilog代码、添加时序约束等方法提高了 FPGA的运行速度。通过与上位机软件的协作调试，探伤仪在各项技术指标上都表现良好，满足了实际探伤要求。 |
| 作者： | 韩啸 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 王艳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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