列车车轮便携式探伤系统的研究与实现

摘要

随着国内轨道交通事业的不断发展，对行车安全提出了新的要求。目前，车轮探伤主要依靠小型的手持设备，操作不方便且探伤覆盖不全面；而一些大型探伤设备需要落轮且价格昂贵，操作复杂，不方便携带和移动。因此，研制一种便携的智能探伤设备对我国铁路的发展意义深远。
　　通过研究超声波检测技术及其在车轮探伤方面的应用，研制开发了一套列车车轮便携式探伤系统。本文首先研究了超声波探伤技术，然后以列车车轮为载体建立了超声波探伤模型，采用超声波脉冲反射法作为列车车轮的探伤方法，并通过多次实验提炼了超声波检测的关键技术。在超声波探伤技术的基础上，本文对便携式探伤系统的硬件部分和软件部分进行了设计。硬件部分重点设计了数据采集模块，首先，测试探头的性能并设计探头的布局，保证探头阵列能对车轮踏面和轮辋进行全方位的扫查；然后设计了超声波检测（UT）单元，能够高速的完成模拟信号的滤波和数字化。软件系统以 LabVIEW为平台完成了数据的采集、分析和显示。采用小波变换完成了超声波信号的滤波和重构，用动态三角形的方法解决了大角度绘图的难题，研究了超声波的3D显示和基于专家系统的缺陷识别方法。
　　本文设计的列车车轮便携式探伤系统，能检测出轮辋内部的缺陷，满足机务的技术指标。目前，该系统处于试运行阶段，在南京东和济南进行过安装调试，缺陷检出准确率达90%，用户反映良好。该系统实现了智能化探伤，解决了现有设备操作复杂、效率低下、覆盖不全的问题，且系统安装方便，检测效率高，漏判和误判率低，满足铁路总公司的技术要求和车轮探伤的所有指标。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1研究的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3论文主要工作及章节安排

1.4本章小结

第二章 基于超声波检测的车轮探伤技术的研究

2.1超声波的信号特征

2.2列车车轮探伤技术

2.3超声波检测关键技术的实验与研究

2.4本章小结

第三章 基于超声波检测的便携式探伤系统设计

3.1系统总体方案设计

3.2数据采集模块

3.3通信模块

3.4综合控制模块

3.5本章小结

第四章 基于LabVIEW的便携式车轮探伤系统软件设计

4.1软件系统的架构

4.2软件系统中关键部分的设计

4.3 关键算法的研究

4.4软件系统的性能优化

4.5本章小结

第五章 列车车轮便携式探伤系统的实现

5.1系统各模块展示

5.2超声波检测关键技术的解决方案

5.3关键算法验证

5.4实现案例与探伤准确性分析

5.5系统综合性能分析

5.6本章小结

第六章 总结与展望

6.1主要工作总结

6.2系统未来的展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文