基于超聲導波的道岔鋼軌軌頭損傷實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、鐵路作為目前主要的交通運輸方式之一，使人們的出行和貨運更加快捷便利。然而，長期以來鋼軌損傷一直是影響鐵路運輸安全的關(guān)鍵因素，其嚴重威脅列車的行車安全，是導致重大安全事故的重要因素之一。道岔是鐵路軌道設(shè)備中最重要的組成部分，道岔鋼軌的結(jié)構(gòu)復雜性使其成為鐵路軌道系統(tǒng)中最難維護、最薄弱的部分，且極易產(chǎn)生損傷。因此，對道岔鋼軌損傷進行實時監(jiān)測具有重要的意義。
　　本文基于超聲導波檢測方法，對道岔鋼軌軌頭損傷實時監(jiān)測系統(tǒng)進行研究。首先對系統(tǒng)

2、方案和檢測算法進行了設(shè)計。為了不影響列車正常運行以及便于探頭的安裝固定，本文選用了PZT壓電陶瓷的超聲波探頭并安裝于鋼軌軌頭側(cè)面。同時，為了減小檢測盲區(qū)，采用發(fā)送與接收探頭分開的布置方式，并通過實驗方式確定超聲波發(fā)射探頭的激勵頻率為180kHz。系統(tǒng)損傷檢測方法采用超聲導波回波互相關(guān)算法，通過MATLAB仿真驗證了算法的可行性。在此基礎(chǔ)上，本文完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，系統(tǒng)以ARM數(shù)據(jù)處理模塊為核心，其主要包括超聲導波發(fā)射電路、超聲導波接

3、收電路、FPGA數(shù)據(jù)采集電路、LCD顯示電路等模塊。系統(tǒng)通過發(fā)射電路中的信號隔離、驅(qū)動以及升壓電路激勵超聲導波探頭；通過接收電路中的限幅保護、有源帶通濾波電路實現(xiàn)對超聲導波信號的調(diào)理，從而保證FPGA數(shù)據(jù)采集電路對信號的正常采集。此外，由ARM控制LCD實現(xiàn)波形的顯示、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置以及系統(tǒng)調(diào)試。最后，論文完成了系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)調(diào)，驗證了系統(tǒng)硬件與軟件功能的正確性。
　　實驗結(jié)果表明系統(tǒng)能夠正常工作且ARM平臺與MATLAB平臺下的互