發(fā)布時間：2020-05-27 09:12

【摘要】：隨著鐵路里程和運力的不斷增長,我國軌道交通安全監(jiān)測壓力日趨增加,對鋼軌無損探傷的需求也迅速增加,目前鋼軌無損探傷的主流技術(shù)是傳統(tǒng)的壓電超聲技術(shù),其探傷速度已經(jīng)發(fā)展到接近極限。近年來由于電磁超聲技術(shù)(Electromagnetic Acoustic Technology,EMAT)的發(fā)展,該技術(shù)相對壓電超聲探傷速度快的優(yōu)勢日益突出。但EMAT有電磁超聲傳感器換能效率低,信號微弱的缺點,此外,EMAT的高速無損探傷優(yōu)勢需要高速信號處理的支持,這些問題在一定程度上限制了EMAT在鋼軌無損檢測上的應(yīng)用。本論文從電磁超聲傳感器和電磁超聲信號處理兩個方面出發(fā),對電磁超聲鋼軌無損探傷系統(tǒng)的進(jìn)行了綜合研究和試驗驗證,完成了滿足應(yīng)用性能要求的電磁超聲傳感器及其信號處理算法。具體研究內(nèi)容與成果如下:本文利用GUIGUW對Lamb電磁超聲傳感器的頻散特性進(jìn)行了理論計算,并利用COMSOL多物理場有限元分析軟件對當(dāng)前研究相對較少的Lamb波和SV斜入射電磁超聲傳感器進(jìn)行了模型建立和仿真分析,根據(jù)仿真結(jié)果對這兩類傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和優(yōu)化,設(shè)計完成了Lamb波和SV斜入射電磁超聲傳感器。本文設(shè)計并通過FPGA實現(xiàn)了小波降噪算法,解決了電磁超聲信號小,信噪比低的問題。通過對電磁超聲信號的降噪處理過程的算法仿真,證明了與一般的信號降噪處理算法相比,本文設(shè)計的小波閾值降噪算法,信噪比最高提高了16.2 d B。同一般小波算法相比,本文采用的FPGA抽取和插值濾波器實現(xiàn)方法結(jié)構(gòu)簡單,運算量顯著減小,能夠滿足信號處理實時性的要求。本文搭建了的專用試驗平臺,實際驗證了設(shè)計完成的電磁超聲傳感器和小波降噪信號處理算法。實驗結(jié)果表明,本論文設(shè)計的傳感器和算法都能很好完成滿足鋼軌無損探傷的性能要求。
【圖文】：

圖 1-1 電磁超聲軌道檢測[16 ]烏克蘭的 Sebko，Suchkov 等人進(jìn)行了電磁超聲剪切該實驗并未檢測具體的鋼軌缺陷，只得出對于檢測鋼1.5 MHz電磁超聲頻率的探頭[17]。英國華威大學(xué)的 Dixon，Edwards，X. Jian 等人對鋼

圖 2-5 靜磁場鋼軌仿真整體模型面 Lamb 電磁超聲傳感器設(shè)計與仿真面部分，結(jié)構(gòu)較為平緩與簡單，因此其可以選擇，，分析超聲橫波在板中的傳播和超聲橫波與缺
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG115.285

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 樊磊;齊國清;;基于快速傅里葉變換的正弦信號頻率高精度估計算法[J];計算機應(yīng)用;2015年11期

2 張玉華;許貴陽;李培;石永生;黃筱妍;;鋼軌探傷車自主化超聲檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[J];中國鐵道科學(xué);2015年05期

3 張恒;汪開燦;王淑娟;;基于電磁超聲的鋼軌探傷裝置[J];無損檢測;2014年07期

4 徐立升;徐根倩;馬正欣;;多通道高速ADC硬件設(shè)計[J];今日電子;2014年04期

5 王雪梅;倪文波;王平;;高速鐵路軌道無損探傷技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J];無損檢測;2013年02期

6 周海強;李勇;陳振茂;;鐵磁材料電磁超聲無損檢測數(shù)值模擬[J];無損檢測;2012年11期

7 楊理踐;李春華;高文憑;高松巍;;鋁板材電磁超聲檢測中波的產(chǎn)生與傳播過程分析[J];儀器儀表學(xué)報;2012年06期

8 宮佳鵬;許霽;邱玉;王淑娟;;基于電磁超聲導(dǎo)波的鋁合金板材缺陷自動檢測裝置[J];儀表技術(shù)與傳感器;2011年05期

9 高會棟;;電磁超聲技術(shù)在焊縫檢測中的應(yīng)用[J];無損檢測;2010年11期

10 閆建偉;;多功能音頻信號發(fā)生器的設(shè)計[J];電聲技術(shù);2009年S1期

相關(guān)會議論文 前1條

1 焦敬品;劉文華;張永強;何存富;吳斌;;基于磁致伸縮效應(yīng)的SH波電磁超聲換能器設(shè)計[A];2010振動與噪聲測試峰會論文集[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 康磊;用于鋁板檢測的電磁超聲導(dǎo)波換能器優(yōu)化設(shè)計技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 房琦;用于鋁合金厚板檢測的電磁超聲體波換能器優(yōu)化設(shè)計[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

2 王亞午;電磁超聲換能器多場耦合分析及實驗研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2015年

3 張道省;基于虛擬儀器的EMAT管道無損檢測系統(tǒng)設(shè)計[D];青島科技大學(xué);2014年

4 駱蘇軍;基于磁致伸縮超聲導(dǎo)波的無損檢測系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2013年

5 張臣國;小波分析在信號降噪中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2012年

6 蘇日亮;基于電磁超聲斜入射SV波的鋼軌缺陷檢測方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

7 鄔以三;超聲相控陣鋼軌探傷方法研究[D];華南理工大學(xué);2011年

8 李智超;基于洛倫茲力機理的電磁超聲換能器建模及仿真研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

9 汪開燦;基于電磁超聲的鋼軌缺陷檢測系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

10 翟彥;小波分析理論在信號處理中的研究及應(yīng)用[D];昆明理工大學(xué);2010年

本文編號：2683305