钢轨超声探伤技术

心的控制系统具有非常快的数据处理能力和良好的
扩展能力。
双口Ｒ√ｗ选用ｃＹ７ｃ１４４，它（下转第４６页）
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瞬态表面温度自动动态校准系统
源（被校传感器表面）几乎相等的平衡温度，因此 必须加入连续斩波器，以保护红外探测器器件不被 烧毁。
２ 自动动态校准系统的软件设计
自动动态校准系统的软件部分采用ＶＢ６．ｏ开 发，具有数据采集与通迅、计算处理、过程控制、 文件管理、数据存贮、打印和联机帮助等功能，采 用ｗｉｎｄｏｗｓ窗口式中文界面。
钢轨超声探伤技术
钢轨超声探伤技术
傅 星 王 勇 赵胤波 李梦超 李艳宁 天津大学
摘要文中描述利用数字信号处理技术的钢轨超声探伤系统的结构、原理及实现方法。系统采用模拟电路、单片机 及数字信号处理芯片（ＤｓＰ）混合设计的方法。由于ＤｓＰ的加入增强了系统的功能，提高处理速度。采用ＴＭｓ３２０ＶＣ３３ ＤｓＰ芯片对回波信号数字化处理，使检测的结果精度更高，更可靠，可大大节约时间和人工检测的劳动强度。并且有非常 高的稳定性和实用性，在实际应用有着非常广阔的使用前景。
数据采集与通讯子程序对记忆示波器上的二 条温度曲线进行采样，并传送到计算机，分别生成 二个动态采样数据文件；
动态特性计算子程序 根据二个动态采样数据 文件，进行归一化数据处理，分别计算二条曲线的 傅氏变换，并且求取被校传感器的频响函数。
本动态校准系统基本可以实现对具有弘ｓ级较 快响应瞬态高温在２０００—３０００Ｋ的薄膜热电偶动态 校准，并且全过程将由计算机自动控制可使动态校 准实现智能化、自动化。在此基础上，有望形成一 套统一公认的动态校准系统和方法，作为瞬态表面 温度传感器动态校准的标准。
１ 系统构成
整个系统有三个部分组成：①超声波的发射 与接收。②数字信号处理、控制及显示。③系统 管理及人机接口。其中用单片机与ＤＳＰ构成一个 主从系统。单片机与ＤＳＰ之间利用双口ＲＡＭ来 进行通讯。利用ＤＳＰ来驱动显示部分。通过单片 机对整个系统进行控制。
系统的工作原理，由ＤｓＰ芯片产生自动选择 超声通道的编码信号，使八路接受回波的通道轮流 被选通。将反射信号转化为电信号，在经过放大与 整形，送人高速ＡＤ转换器，将数字信号送入
万方数据
ＤＳＰ，在ＤｓＰ内部进行回波抑制等处理。将处理 过的数据存储到双口ＲＡＭ中，在需要时可以读出 来。ＤＳＰ直接驱动显示部分，把波形实时的显示 在ＥＬ显示屏上。如果回波信号超过一定的范围， ＤＳＰ将发出一个报警信号。可通过键盘对显示部 分和其他电路进行控制。
使用双口ＲＡＭ作为ＤｓＰ与单片机之间的通 讯媒体，可以快速可靠的实现大量数据的传递。系 统的核心判断部分由软件算法来完成，这样使日后 改进分析处理算法，升级系统变得更为简单，只需 对软件进行更新即可，无需对硬件进行改动。
关键词超声探伤
Ｒｅ髓ａｒｃｈ ｏｎ Ｕｌｔｒａｓ蚰ｉｃ Ｉ璐ｐｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ｌｈｉｌ Ｂ嬲ｅｄ蚰Ｔｈｅ Ｄｉｇｉｔ Ｓｉｇ衄ｌ Ｐｍｃｅｓｓｉｎｇ １ｋｈＩｌｉｃ
Ｆｕ Ｘｉｎｇ Ｗａｎｇ Ｙｏｎｇ Ｚｈａｏ Ｙｉｎｂｏ “Ｍｅｎｇｃｈａｏ Ｌｉ Ｙａｎｎｉｎｇ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ＡｂｓｔＩ’ａｃｔ Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｏｎ ｒａｉｌ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｄｉｇｉｔ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｉｔ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｈｅ ｗａｙ ｏｆ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｒｒＬ Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｉｓｔ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ， ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ａｎｄ ｄ西ｔ ｓｉｇｎａｌ ｐｍｃｅｓｓｏｒ（ＤＳＰ）．Ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ＤＳＰ ｃａｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓ”ｔｅｍ，ｊｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ
钢轨超声探伤技术
作者：
作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
傅星， 王勇， 赵胤波， 李梦超， 李艳宁， Fu Xing， Wang Yong， Zhao Yinbo， Li Mengchao， Li Yanning 天津大学
电子测量技术 ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 2005(3) 2次
参考文献
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１９９１
２ 秦永烈．表面温度测量北京：中国计量出版社，１９９８ ３ 郑世芳等．用方波脉冲函数法研究测量系统动态特性．
中国内燃机测试技术年会论文集，１９８５
（上接第４４页）是８Ｋ×８位的ｃＭｏｓ型低功耗双 口ＲＡＭ。有两套相同的地址线和数据线，允许两 个ＣＰＵ同时对存储器进行访问，最快访问速度可 达到１５ｎｓ。它与ＶＣ３３的连接需要电压转换芯片。
系统主要构成的框图如图１：
２数字信号处理
数字信号处理芯片（ＤｓＰ）选用高性能浮点芯
片ＴＭＳ３２０ＶＣ３３，该芯片属于ＴＭＳ３２０Ｃ３Ｘ系列
芯片的一种， 具有非常高
的性价比。
由于数
字信号处理 器ＤＳＰ具有
硬件上采用
图ｌ系统构成框图
多总线哈佛结构、指令执行采用流水作业、采用独 立的硬件乘法器（ＭＡｃ）等特性，使得以它为核
红外探测器静态标定过程控制子程序 由计算 机控制连续激光器和斩波器改变输出的功率，同时 对红外探测器和被校传感器的温度进行采样，生成 静标采样数据文件；
静态标定处理子程序 根据静标采样数据文 件，利用高阶曲线拟合的方法，生成和显示定标曲
线； 被校传感器动态校准控制子程序 根据被校传
感器的具体参数及校准要求，调整脉冲激光器脉冲 宽度，输出合适的脉冲激光进行动态校准，由记忆 示波器同时记录下二条温度曲线；
参考文献(3条) 1.TMS320C3x User's Guide 1998 2.TMS320VC33 Digital Processor.USA.Texas Instruments 2000 3.张雄伟;曹铁勇 DSP芯片的原理与开发应用 2000
本文读者也读过(10条) 1. 王铁楠.刘杰 钢轨在线超声探伤仪探头工作机构的研究与开发[期刊论文]-机械传动2005,29(4) 2. 石阳.Shi Yang 单片机在钢轨在线探伤仪中的应用[期刊论文]-计算机应用与软件2005,22(4) 3. 汪训海 钢轨轨脚坡面导线孔裂纹探伤方法的探索[期刊论文]-上海铁道科技2006(3) 4. 王铁楠.马东.刘杰 高速轨超声探伤研究[会议论文]-2006 5. 张国勋 钢轨超声探伤技术的现状与发展趋势[期刊论文]-邢台职业技术学院学报2004,21(5) 6. 郑双朝.孙靖 大型钢轨探伤车几种常见伤损的判断方法[会议论文]-2000 7. 刘天成.乔建辉.黄永健.何渐文 有效的钢轨探伤策略[会议论文]-2001 8. 邬泳.傅星.王勇.赵胤波.杨恒宗.李艳宁.Wu Yong.Fu Xing.Wang Yong.Zhao Yinbo.Yang Hengzong.Li Yanning 高速数字信号技术在钢轨超声探伤仪中的应用[期刊论文]-计算机测量与控制2006,14(6) 9. 王铁楠.刘杰.WANG Tie-nan.LIU Jie 超声波探伤仪在高速钢轨检测中的应用[期刊论文]-现代机械2007(4) 10. 王铁楠.马东.刘杰 高速轨超声探伤研究[会议论文]-2006
ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ． Ｋｅｙ、ｖｏｒｄｓ
ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ
ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ
钢轨检测大多是用超声波探伤的方法，使用多 是模拟探伤仪。这种仪器存在着受环境因素和操作 人员的经验影响较大、观察的结果不能存储下来， 无法自动报警等缺点。
超声波探伤是利用超声波原理，对金属或部分 非金属的损伤进行探测。探头发射出超声波，发射 到被测钢轨上，会反射回来一定强度的“回波”， 对回波进行处理，就可以得出钢轨是否有损伤及损 伤程度。这就是钢轨超声探伤仪的检测原理。
采用数字信号处理技术的系统，将模拟的回波 信号转化为数字信号，再送入ＤｓＰ芯片进行回波 抑制等算法处理。该系统的特点有，可以防止操作 人员的人为失误，检测的数据可通过ＵＳＢ口或 ＲＳ２３２口转存到计算机中或存储到其它的存储设备 中，可对检测的结果进行自动报警，对波形进行回 放。从而大大提高检测的效率和准确性。
万方数据
压转换芯片，可采用ＴＩ公司的７４ＬＶＴＨ２４５或 ｓＮ７４ＬＶＣ４２４５。其中ｓＮ７４ＬＶｃ４２４５可进行双向 转换，也可把３．３伏电平转化为５伏电平。
３ 系统管理与人机接口
如果把整个控制系统完全搭建在一个ＤＳＰ上， ＤｓＰ不仅要完成复杂的算法，还要控制采集外部 数据、输出控制信号和完成人机交互的工作，必然 会降低控制系统的实时性。本系统采用双ｃＰｕ控 制系统。将算法实现部分与数据采集、执行机构的 控制、人机交互部分分开，从而充分利用ＤＳＰ的 快速数据处理能力，通过双口ＲＡＭ以资源共享的 方式进行数据通信，不仅传输速率高，而且具有非 常好的抗干扰性。
轨超声探伤技术[期刊论文]-电子测量技术 2005(3)
引证文献(2条)
1.杨玉.陈昕.金纪勇.张序平.常宏伟 U75V钢轨轨腰探伤不合原因的分析[期刊论文]-钢铁 2011(2)
2.田波 实时数字化超声波钢轨探伤仪研究[学位论文]硕士 2006
引用本文格式：傅星.王勇.赵胤波.李梦超.李艳宁.Fu Xing.Wang Yong.Zhao Yinbo.Li Mengchao.Li Yanning 钢
软件部分是整个校准系统的灵魂，过程控制、 自动计算、数据保存和工作流程等都将由软件管 理，由主程序和若干子程序组成。主程序主要负责 系统初始化、主界面生成，以及数据管理和打印输 出等，子程序主要有以下几个部分：
校准参数输入子程序用来输入被校传感器的 具体参数及校准要求；
理论校准模型计算子程序根据事先建立的理 论模型进行计算，可由计算机选择相应所需的激光 器输出参数，控制激光器的实际输出；
参考文献
１ ＴⅣ【Ｓ３２０Ｃ３ｘ Ｕｓｅｒ’ｓ Ｇｕｉｄ已 ＵＳＡ Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ．１９９８
２ ＴＭｓ３２０ＶＣ３３ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｍｃｅｓｓｏｒ． ＵＳ八 Ｔｅ）【ａｓ Ｉｎｓｔｒｕ— ｍｅｎｔｓ．Ｊｕｌｙ ２０００
３张雄伟曹铁勇．ＤＳＰ芯片的原理与开发应用．北京： 电子工业出版社，２０００．９ Ｐ１３６ １５９
ＤＳＰ与双口ＲＡＭ之间的主要电路连接：
图２ Ｄ：ｓＰ与双口蝴主要电路
ＡＤ选用ＴＬＣ５５１０Ａ，它是８位高速并行ＡＤ， 最大采集率为２０Ｍ，同时功耗很低，在标准状态 下为１５０ｍｗ。由于ＴＬＣ５５１０Ａ是５伏供电，而 ＶＣ３３的Ｉ／ｏ口是３．３伏供电，所以ＡＤ的８路输 出不能直接加在ＤｓＰ的数据口上，中间需要加电