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基于电磁超声的钢轨缺陷检测系统的研究
| 论文题名： | 基于电磁超声的钢轨缺陷检测系统的研究 |
| 关键词： | 电磁超声;钢轨缺陷检测;超声换能器;数字信号处理;IIR滤波器;小波消噪 |
| 摘要： | 钢轨在长期运行过程中难免出现各种损伤，严重威胁行车安全。目前，常用的漏磁、脉冲涡流、交流电磁场检测等方法仅能对钢轨踏面缺陷进行检测；压电超声虽然能有效检出钢轨内部缺陷，但是需要使用耦合剂，存在表面盲区。而电磁超声换能器无需耦合剂，能够方便激发各种类型的超声波，对钢轨踏面和内部缺陷均能进行检测，检测效率高、速度快。因此，基于电磁超声的钢轨缺陷检测系统的研究具有重要的理论意义和实用价值。 本文在深入研究国内外钢轨缺陷检测现状的基础上，针对课题指标要求，提出了多探头电磁超声钢轨缺陷检测方案，能够实现钢轨的全面检测。 设计了基于上位机的电磁超声实验平台。改进了电磁超声发射接收装置，有效解决了电源和干扰问题，能够成功发射和接收各种类型的超声波；基于USB的8路数据采集电路的实现，可以对8路电磁超声回波信号进行同时采集，为多探头钢轨缺陷检测提供条件；基于LabWindows CVI的上位机软件的设计，能够灵活改变探头频率、周波数等，方便进行实验和研究数字信号处理算法。 设计了应用于电磁超声钢轨缺陷检测系统的数字信号处理算法。采用4次累积平均对信号进行预处理，以提高电磁超声回波信号的稳定性；对比FIR和IIR滤波器的运算量，采用IIR椭圆滤波器作为基本滤波单元；设计的互相关同步检波、自相关、小波消噪算法均能有效提取出电磁超声缺陷回波信号，通过对比3者的处理性能和运算量，选择了自相关的数字信号处理方法。 设计了电磁超声钢轨缺陷检测系统。设计的机械结构，能够保证检测系统在钢轨上平稳运行；基于DSP的信号处理电路、基于ARM的显示和存储电路等，能够有效进行信号的处理、显示、存储等。实验证明，检测系统能够成功实现钢轨的缺陷检测。 |
| 作者： | 汪开灿 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 翟国富 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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