基于虛擬儀器的超聲導波斷軌監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、鋼軌是軌道交通中一個十分重要的組成部分，如果出現(xiàn)鋼軌斷裂就將會造成列車出軌、傾覆等重大行車安全事故。特別是隨著近年來我國高速鐵路的發(fā)展，對于鐵路軌道的結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，鐵路運輸過程中的安全性也需要達到更高的標準。所以必須及時的對鋼軌進行檢測，并且發(fā)現(xiàn)鋼軌中的裂縫或斷裂，這樣才能夠確保鐵路運輸?shù)陌踩蜁惩?，因此對斷軌監(jiān)測系統(tǒng)的研究很有必要。由于超聲檢測的特點及優(yōu)勢，我們可以對鋼軌的健康狀況進行實時的監(jiān)控，從而保障列車的行駛安全。

2、>　　當超聲波是在有限介質(zhì)內(nèi)傳播（如:棒，桿等），在介質(zhì)邊界上來回多次反射而形成了超聲導波。與常見的超聲波相比，超聲導波具有傳播距離遠、頻散和多模態(tài)的特性。虛擬儀器技術(shù)是在20世紀80年代由美國國家儀器公司提出的，該技術(shù)在軟硬件的結(jié)合的基礎(chǔ)上，使用圖形化的編程方式。相比于傳統(tǒng)的編程語言更加方便、直觀。同時整個技術(shù)的核心在于軟件設(shè)計，因此對于構(gòu)建的虛擬儀器有著很好的適應(yīng)性，能夠根據(jù)需求方便快捷地更改軟件部分，從而設(shè)計出符合要求的虛擬儀器。

3、
　　本文結(jié)合課題的研究目的和方法，根據(jù)實驗室的設(shè)備，搭建一套超聲導波斷軌監(jiān)測系統(tǒng)。硬件部分由超聲波發(fā)生器和模態(tài)力錘來產(chǎn)生激勵，同時傳入鋼軌中形成導波，另一端用PCB352C33和R3α聲發(fā)射探頭接收導波檢測信號;使用PCI9812數(shù)據(jù)采集卡接收數(shù)據(jù)同時進行導波信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換，再通過PCI總線與計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊;PC機顯示人機對話界面。軟件部分在Windows操作系統(tǒng)下，利用LabVIEW平臺設(shè)計基于虛擬儀器的超聲導波斷軌監(jiān)測數(shù)

4、據(jù)采集軟件平臺，該平臺通過調(diào)用設(shè)計PCI9812的底層驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)采集卡狀態(tài)的控制以及參數(shù)設(shè)置;另外設(shè)計信號處理分析模塊讀取PCI9812數(shù)據(jù)采集卡緩存中的數(shù)據(jù)，進而對接收到的導波檢測信號進行數(shù)據(jù)處理分析。然后處理數(shù)據(jù)的方法有:傅里葉變換，完成接收到的超聲導波檢測信號的頻譜分析;FIR濾波，對接收到的超聲導波檢測信號進行有限長單位沖激響應(yīng)(FIR)加窗濾波處理，并使用不同的窗函數(shù);短時傅里葉變換，對接收到的超聲導波檢測信號進行時頻