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基于PSD的列车车轮擦伤检测系统
| 论文题名： | 基于PSD的列车车轮擦伤检测系统 |
| 关键词： | PSD平台;位置敏感探测器;列车车轮擦伤检测系统;数字滤波;串口通信 |
| 摘要： | 车轮擦伤情况对于列车的安全运行非常重要,本文给出了一种基于PSD(PositionSensitiveDetector)位置敏感探测器的列车车轮擦伤在线检测方法,该方法可以实现对车轮擦伤的在线检测。 本文首先研究了基于PSD的列车车轮擦伤检测原理,利用激光位移测量技术,根据轮轨作用力,将列车经过时钢轨变形导致照射到PSD探测器上的光信号位置变化转换成易于检测的电信号输出,系统根据对PSD输出信号的检测可以得到车轮的擦伤信息。根据此原理设计了以DSP为主控芯片的列车车轮擦伤在线检测系统。 系统以TMS320F2812为核心,主要包括来车信号的判断和处理,擦伤数据的采集、处理,和人机交互系统的通信三部分。第一部分为磁钢及磁钢信号调理电路部分,具体电路包括限幅滤波电路、整形电路、单稳态电路和电平转换电路,其作用是实现对磁钢输出来车信号的调理,包括限幅滤波、整形、去噪、电平转换。第二部分包括半导体激光光源和PSD探测器、AD转换电路、存储电路,系统采用半导体激光光源作为测量光源,采用DL16-7PCBA3探测器实现对入射光斑位移的测量,采用16位AD转换芯片AD7606实现对PSD探测器输出信号的采集,主控芯片实现数字滤波功能和数据处理。第三部分包括MAX485串口通信电路和UT-728PCI多串口卡,利用串口通信电路和多串口卡实现和人机交互系统的通信功能,检测结果存储在上位机。整个系统实现了信号调理、光电转换、模数转换、数据处理、数据存储、与人机交互系统通信等功能。 通过理论分析,利用MATLAB模拟测试曲线,设计不同类型的带通滤波器,包括利用Kaiser窗设计的滤波器、等波纹滤波器、椭圆滤波器和Chebyshev滤波器,实现对模拟测试曲线的滤波,通过对不同滤波器滤波效果的比较,选择滤波效果最优的滤波器。 实验结果表明,系统能准确采集PSD输出信号,检测精度高,所设计滤波器能够滤除噪声干扰和钢轨正常形变时光斑位移曲线,提取出擦伤深度。 |
| 作者： | 李颖 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 何平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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