基于FPGA的铁轨漏磁检测系统研究

【摘要】近年来，我国铁路系统建设日益加快，火车运输速度逐步提高，火车运行任务越发繁重，因此铁路铁轨的质量，维护，损耗评估及更换显得尤为重要，基于此本文以FPGA（现场可编程门阵列）为核心控制芯片，采用漏磁检测技术设计一套具有实用性的铁轨检测系统。漏磁检测技术广泛应用于工业上铁质材料的无损探伤，与传统的铁轨检测技术相比，具有检测速度快，无需耦合剂，可探伤损种类多，对温度和气候的适应能力强等优势，配合铁轨统一的生产标准，使得铁轨漏磁检测技术具备可行性。本文描述了铁轨检测的研究现状及常用的无损检测方式，然后重点介绍了漏磁检测的原理及其描述方式。首先采用偶极子分析方式，将铁轨中常见的裂纹等五类伤损的漏磁磁场强度的理论数值进行了计算及分析，在此基础上提出了一类可对多种伤损进行统一描述的椭球台模型，可方便后续软件编程工作及无损评估工作。接着文章中设计了一套以FPGA为核心的漏磁检测硬件系统，包括信号检测部分，数模转换模块，FPGA控制模块及RS232通信模块，其中FPGA模块中采用VHDL编程语言编写数模转换驱动模块，分频模块并行转串行模块等部分，再利用QUARTUSII软件的NIOSII系统设计CPU，内存及串口通信等部分，使得FPGA实体化，再与其他各个外设部分相连接，得到一套铁轨漏磁检测硬件系统。对于采集到的数据，本文利用MATLAB软件，使用小波滤波等方式进行处理，数据处理后可以得到伤损漏磁场强度变化曲线，经过对比分析后发现与理论计算得到的磁场强度曲线图基本一致。
【作者】徐兴虎；
【导师】高俊山；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，控制理论与控制工程，2012，硕士
【关键词】漏磁检测；铁轨；FPGA；磁偶极子；SOPC技术；

【参考文献】
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