多通道超声波探伤在役钢轨检测中的应用.pdf

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1、146传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第l0期多通道超声波探伤在役钢轨检测中的应用吴桂清，厉振武，陈彦芳(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082)摘要：针对在役钢轨伤损检测的要求，设计了一种基于超声原理的多通道探伤仪，介绍了在役钢轨轨头无盲区检测的应用实现。该系统采用ARM和DSP的双核结构实现数据的处理与控制显示，程控放大器AD604实现回波信号深度增益补偿。对系统结构与增益调节电路进行了优化设计，并采用合理的流程设计，提高了

2、检测精度并扩展了检测范围。测试结果表明：该设计线性误差小、稳定性高，有应用价值。关键词：在役钢轨；超声原理；无盲区检测；程控放大器；深度增益补偿中图分类号：TP337文献标识码：B文章编号：1000-9787(2013)10-0146-03Application0fmulti-channelultrasonicflawdetectionl●nSerVl●Ceral●l1c1IetJeCnJ●0nWUGui—qing，LIZhen-wn，CHENYah-fang(SchoolofElectricalandInfor

3、mationEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Aimingatdemandofdamagedetectionofservicerail，amulti—channeldetectorbasedonultrasonicprincipleisdesigned，andapplicationrealizationofnoblinddetectionofrailheadofservicerailisintroduced．Thesystemado

4、ptsARMandDSPdual·corestructuretorealizedataporcessingandcontroldisplay，theprogramcontrolamplifierAD604realizesechosignaldepthgaincompensation．Inthisdesign，optimizationdesigniscariedoutonsystemstructureandgainregulatingcircuit，usereasonableprocessdesign，detect

5、ionprecisionispromotedanddetectionrangeisexpanded．Testresultindicatesthatthedesignhassmalllinearerrorandhighstability，hasapplicationvalue．Keywords：servicerail；ultrasonicprinciple；noblinddetection；programmableamplifier；depthgaincompen—sation0引言1超声波探伤原理钢轨在使用过程中

6、，会发生裂纹和其他影响以及限制该系统采用超声脉冲反射法进行探伤：向钢轨内发射钢轨使用性能的伤损，且在轮载和温度力的作用下，钢轨伤持续时间极短的超声脉冲，若超声脉冲波在钢轨内的传播损会日益严重⋯。在实际应用中必须对钢轨进行伤损检过程中遇到2种声阻抗相差较大的介质界面将发生反射，测，以便及时了解钢轨的伤损情况和发展趋势，防止因钢轨这就是反射原理。图1为超声波探伤原理图，在钢轨边缘过度劳损发生折断以致引起列车颠覆、中断交通等恶性事会发生反射而产生超声回波信号，若钢轨内有缺陷将产生缺陷反射回波；反之，则没有。通过检测始波

7、与底波之间是故，影响交通安全。传统的无偏角扫查方式无法全面覆盖否有缺陷回波就可判别钢轨内是否有伤损。轨头轨腰，存在较大的检测盲区。采用ARM或DSP单核结构J，无法同时满足数字信号处理能力与控制管理功能的要求。本文设计了一种基于ARM和DSPl3双核结构的多通道可变增益超声探伤仪，采用偏角扫查的方式实现轨头的无盲区检测，通过前后双探头和增益补偿的方式，提高了钢轨伤损检测的精确度和灵敏度，能够对钢轨伤损实现快速准确地检测。Fig1Principlediagramofultrasonicflawdetection收稿

8、日期：2013--03-26第10期吴桂清，等：多通道超声波探伤在役钢轨检测中的应用147可通过缺陷回波D的大小来评估缺陷的大小，而缺陷系统控制单元的埋藏深度可通过缺陷回波与发射始波之间的时间差计算[NAND~甲甲甲得到，公式如下{ARMIIlS3C44B0XI=c×寺，一一一一一JTtZ式中C为材料中的声速，t为声波遇到缺陷时的来回传播时间。2轨头无盲区检测商由由囱TM