基于超声波的受电弓滑板磨耗测量实验装置研究

摘要

受电弓滑板的过度磨耗不仅影响电力机车的正常供电，由此产生的电弧放电还会进一步加剧受电弓滑板和接触网的磨耗，同时还会产生无线电干扰，这种情况在机车运行速度提高的情况下更加明显。根据机车现场应用的经验来看，滑板不同部位的异常磨损还可以反映弓网碰打的原因。准确掌握受电弓与接触网之间的磨损及监测受电弓滑板的表面状态，正确评价集电受流性能和诊断接触线路设备已经成为提速条件下的一个重要问题。 国内外针对受电弓滑板磨耗的检测先后采取了人工测量，光纤测量，工业CCD摄像测量，激光位移传感器测量等多种测量方法。本文主要研究和开发了基于超声波测距的受电弓滑板磨耗测量及表面状态在线检测系统的实验装置。该系统由基于DSP的下位机系统和PC上位机系统构成。下位机主要负责模拟实际检测系统与滑板的相对运动，测量和存储被测物体表面各点的高度值。上位机系统主要负责被测表面的三维建模和显示。上位机和下位机之间的通讯采用RS232串口通讯。 本文下位机采用的CPU芯片为美国TI公司的TMS320LF2407A芯片，该芯片内置了CAN模块，RS232/485模块，SPI串行外设总线，AD转换模块等扩展模块，满足了系统开发的需要。上位机软件开发主要基于ViSUal C++和OpenGL。 该实验装置为进一步开发现场检测设备打下了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1.研究背景与意义

1.2.国内外研究现状

1.2.1.传统检测方法

1.2.2.车载光纤检测系统

1.2.3.定点检测系统

1.3.本文采取的检测方法

1.4.本文的主要工作和内容

第2章超声波精确测距及传感器选型

2.1.超声波及其特性简介

2.1.1.超声波简介

2.1.2.超声波的传播特性

2.1.3.超声波的方向特性

2.2.超声波测距

2.2.1.超声波测距原理

2.2.2.超声波反射回波识别方法

2.3.超声波传感器选型

2.3.1.超声波传感器简介

2.3.2.超声波传感器主要参数

2.3.3.UB500-30GM-H3型传感器主要参数

2.4.本章小结

第3章检测原理及实验台设计

3.1.滑板检修要求

3.2.检测系统原理

3.3.温度对测量精度的影响

3.4.实验台总体设计

3.5.本章小结

第4章检测系统硬件设计

4.1.实验台机械部分设计

4.1.1.传动形式的选择

4.1.2.步进电机的选型与安装

4.2.实验台电路部分设计

4.2.1.TMS320LF2407A芯片简介

4.2.2.供电电路与时钟振荡电路

4.2.3.存储器扩展电路

4.2.4.串口通讯电路

4.2.5.JTAG接口电路

4.2.6.步进电机驱动电路

4.2.7.传感器驱动及回波信号处理电路

4.3.本章小结

第5章检测系统软件设计

5.1.下位机软件设计综述

5.1.1.DSP软件开发环境及流程简介

5.1.2.下位机主程序模块

5.1.3.定时器1中断服务程序模块

5.1.4.外中断服务程序模块

5.1.5.串口通讯程序模块

5.2.上位机软件设计综述

5.2.1.串口通讯程序设计

5.2.2.三维图像显示程序设计

5.2.3.对话框间的数据交换

5.3.本章小结

第6章实验台调试与实验结果

6.1.超声波测距精度实验

6.2.三维成像实验

6.3.本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

附录