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作者：

井晨志

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摘要：

目前,利用超声波探测高速列车转向架关键部件中的空心车轴是否存在危害性疲劳裂纹及缺陷是保证高速列车组能够安全运行的重要无损检测手段.近年来,现场可编程门阵列越来越成熟地应用在高速数字信号处理技术方面,使得快速和自动化的数字式超声探伤系统技术应用支撑更加有力.本文旨在对基于FPGA的超声波探伤仪设计中的若干关键技术进行研究设计实现,并且研制一种基于高速列车空心车轴数字式超声波探伤的硬件系统,主要工作如下: (1)提出并实现一种基于FPGA高速数字信号处理系统与PowerPC平台相结合的超声波探伤仪硬件电路设计方案,并且提高了外围高速以太网接口,可实时显示探伤结果. (2)小型化低功耗方面,在芯片选型与设计时,采用表贴封装及高集成度的IC芯片,提出并实现电源供应,探头触发,回波信号预处理及高速A/D采样等电路的设计. (3)提出探伤仪的硬件系统关键技术原理,可以解决8OMHz～100MHz高速采样数据流实时处理和传输的实际问题,并在多平台上实现数字滤波技术的仿真,通过VHDL编程实现数字包络检波技术,非均匀实时抽取技术,乒乓存储技术的仿真. (4)利用UT组件调试上位机,实现对基于FPGA关键技术的分模块分功能调试,在超声波检测系统上位机上,实现对超声波探伤信号的A型,B型,C型的实时显示. 与传统的模拟式超声波探伤仪相比,具有以下几方面的优点:可实现上位机控制自动化检测;利用FPGA的高速数字信号处理并行性与在PowerPC平台运行的VxWorks实时高效操作系统的多任务处理能力,精度得到提高并且真正实现多通道并行采集处理实时显示;针对超声波在介质中传播时的衰减规律,设计实现深度增益补偿电路;采用比较前沿的多平台仿真技术等. 目前,该超声波探伤仪初代样机已设计成功,已和上位机连接,并完成实际环境下的实验和测试.结果表明能够达到设计指标要求,初步满足探伤要求.

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关键词：

超声波探伤 FPGA 多平台仿真 VHDL仿真 上位机显示

被引量：

1

年份：

2014