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    钢轨探伤波形回放分析指导书

    来源:书业网 时间:2016-09-23

    篇一:回放分析要点

    数字探伤仪回放分析要点

    ――――内部学习

    随着铁路不断提速,运量的不断增加,钢轨伤损增加显著,伤损类型也是多种多样。因此,钢轨探伤数据回放人员的整体水平必须要提高。许多伤损在现场不能及时发现,留下了极大安全隐患。数字探伤仪的应用很好解决了这一难题,就回放谈谈一些看法:

    回放人员应具有高度的责任心,具有一定的现场探伤经验,更应具有一定的逻辑思维能力,以对异常图形进行综合分析,并作出正确判断。

    下面就回放中发现的一些伤损,其图形,出波情况以及当时的分析情况,简单说一说,给回放人员提供一此分析思路:

    1、母材仪器过焊缝时的正常焊筋图形与伤损图形显示

    1).70°探头探测接触焊接头正常焊筋波

    一般斜70°易出焊筋波,多在刻度4—6范围出波。灵敏度偏高角度适当,有些焊筋波会在刻度5—8出波。有些焊筋波会由刻度7.5—6.5,断续以后再由6.5—5范围出波,在此范围一般均属正常。探头偏角大,焊筋波会小些,偏角小焊筋波会大些。直70°由于加大了远距离衰减,很少出焊筋波。直70°焊筋波一般出在刻度4以后,都属正常。当轨腰上方有横向裂纹时,直70°回波强烈,波跟宽大,一般情况下斜70°在二次波范围也会有回波出现。可以相互印证。下边的(*)标志为现场执机人员发现焊道所标记。如果没有此标记可测量距离确认。

    1.1.1焊筋边缘轨头核伤

    该伤损为接触焊焊筋边缘轨头核伤,70°探头探测接触焊缝时正常情况下,一个70°只出一次波。当遇到同一个探头连续出现两次回波,必须引起重视。现场要精确定位,分清回波是否正常。

    1.1.2轨底横向裂纹

    钢轨焊接时,两侧轨底及三角区是伤损多发区,但探测有一定难度,可是伤损发展却很快,极易造成钢轨折断。母材探伤探测轨底横向裂纹主要靠前、后37°探头的直角反射原理探测。不论裂纹多长多高其反射点也只有最底部几毫米高。且裂纹波与焊筋波极其相似。在母材处这种伤损容易判断,如果在母材地段出现上图回波,说明轨底一定有异常(划痕、撞击伤或是轨底横向裂纹)。在焊缝处由于焊筋的干扰这种伤损极难判定。尤其气压焊和铝热焊轨底焊筋高,有时前后37°都有显示。这种波可能是轨底横向裂纹也可能是前后焊棱。

    这时就需要执机人员在现场精确定位。回放中很难判断。现场精确定位可参照以下方法: 不论是轨底横向裂纹回波,还是轨底焊筋回波,其显示位置均经过荧光屏9.4刻度处(75kg/m轨;60kg/m钢轨均经过荧光屏8.8刻度)。

    因此在校对仪器时,用前37°探头探测钢轨断面使底角反射波显示在荧光屏9.4刻度处,用直尺测量轨端至探头前沿的距离并记下此值(L)。在现场如遇到此类波形,可使其回波显示在9.4刻度处用直尺由探头前沿向前量相对应的距离(L)。在轨头内侧做好标记;然后将探头调向,再从另一侧探测,使回波也显示在9.4刻度处,用直尺由探头前沿向前量相同的距离(L)。如果两点重合或比较接近即可判定为轨底横向裂纹。如果两点相距较远则极有可能是前后焊棱。用这种方法定位简单、准确。

    1.1.3电阻焊轨腰垂直裂纹

    37°探头很难发现轨腰垂直裂纹,该伤损之所以有回波显示,主要是因为该垂直裂纹表面凹凸不平,由凹凸处反射回波。在回放中经常遇到这样的相似回波,很难判断是伤损还是焊筋(由于有些焊道处由于推凸不良,在轨腰处会形成焊筋凹凸不平,也会引起声波反射,和裂纹波极其相似),这就需要现场执机人员,对于异常波形的辨别。

    2).铝热焊接头70°正常焊筋回波

    1.2.1铝焊接头轨头核伤

    该图1、2为前后直70°一次回波,说明焊缝处轨头有核伤,应引起重视。

    1.2.2铝焊接头轨头下颏缺陷

    70°探头探测铝热焊同一探头出现两次回波,则一次为焊筋波,一次为轨头下颏缺陷。这种伤损如果处理不及时在很短时间内就会发展成轨头下颏斜裂纹,极易造成焊缝拉开。这种伤损已发现多处,也有多处拉开。主要原因是焊接质量问题。

    下图中已发展成轨头下颏斜裂纹。

    篇二:波形采集、存储与回放系统设计

    波形采集、存储与回放系统设计

    摘要

    本系统由CORTEX-M3系列TI公司生产的LM3S2948芯片做系统的CPU,CPU控制A/D转换芯片对输入信号进行采样,转换成数字信号存入存储芯片中。在需要读取时,CPU读取存储芯片中的数据,然后通过D/A转换器将数字信号转换成近似模拟信号,通过低通滤波器将这个近似的模拟信号中的高频率成分滤除,这样就得到了一个模拟信号,最后输出,通过示波器显示。这样就实现了信号的存储和回放。

    关键字:A/D转换;D/A转换;信号;存储;回放

    目录

    一、绪论 ........................................................................................................................................................ 1

    1.课题设计的目的与意义 ................................................................................................................... 1

    2.课题的现状及发展趋势 ................................................................................................................... 1

    二、系统方案的选取与论证 .............................................................................................................. 1

    1.CPU的选取 ............................................................................................................................................... 1

    2.A/D转换器的选取 ............................................................................................................................... 2

    3.显示模块的选择 ................................................................................................................................... 2

    4.存储模块的选择 ................................................................................................................................... 2

    三、总系统方案设计 .............................................................................................................................. 3

    四、理论的分析与计算 ......................................................................................................................... 4

    1.A/D转换器的选取 ............................................................................................................................... 4

    2.D/A转换器的选取 ............................................................................................................................... 4

    五、电路设计与程序设计 ................................................................................................................... 5

    1.电路设计 ................................................................................................................................................... 5

    (1)前级输入的设计 .................................................................................................................. 5

    (2)过零比较器电路的设计 .................................................................................................. 7

    (3)低通滤波和差损补偿电路设计 .................................................................................. 7

    2.程序设计 ................................................................................................................................................... 8

    (1)流程图 ....................................................................................................................................... 8

    (2)系统软件代码见附录2 ................................................................................................... 9

    六、测试方案与测试结果 ................................................................................................................... 9

    1.原信号与回放信号的电平 .............................................................................................................. 9

    2.原信号与回放信号的周期 .............................................................................................................. 9

    3.系统的功耗测量 ................................................................................................................................... 9

    七、总结 ..................................................................(来自:WWw.cssyq.Com 书业网:钢轨探伤波形回放分析指导书).................................................................................... 10

    八、致谢 ...................................................................................................................................................... 10

    九、参考文献 ............................................................................................................................................ 11

    一、绪论

    1.课题设计的目的与意义

    在电子领域中,对电路的数据采集、处理以及存储尤为重要,它可以实时反映电路的运行状态,便于我们更好的研究电路、观测电路。数据采集是生产研发中的重要阶段,它是工程完成的前提,只有可靠的采集到相关的数据才能确定工程的发展方向,为项目研发定下目标。波形,则是数据采集中直观的体现。采集完成后还需要进行回放,才能对采集的数据进行系统合理的分析,为工程的发展提供可靠的数据支持。

    波形在采集过程中,应该尽肯能避免失真。如果不能确保回放波形和被采集波形的一致性,那么采集便变得没有任何的实际意义了。而且,要实现系统的多路采集,和低功耗的采集设备,那么目前能满足此类条件的产品价格非常昂贵提高了工程的预算,要怎么样才能做到既符合我们的要求,又要低功耗低成本呢?这就是我们研究此项目的目的所在。

    2.课题的现状及发展趋势

    随着电子技术,尤其是军事电子技术革新带来的新体制武器装备的发展与应用,电子信号频率上限、信号带宽和调制带宽不断拓展,调制种类不断增加,波形任意化程度加剧,频率分辨力和捷变速度大幅提高。这一信号日益复杂化的趋势,对作为电子测试领域两大根本-信号产生与获取技术,提出了新的挑战。

    以高速数字采样为核心的时域测试正在成为现代电子测试技术的主流方向,波形产生与获取技术也不例外。

    二、系统方案的选取与论证

    1.CPU的选取

    方案一:采用51系列单片机,技术成熟,调试方便,价格便宜。但由于系统用到A/D、D/A、显示、存储、键盘等部分,这就要求单片机除了完成基本的处理分析外,还需要完成信号的采集、存储、显示等操作。另外,系统对CPU速度的要求很高,51系列的单片机很难满足设计要求,而且I/O口较少,增加了设计的难度,不利于整个系统的设计。

    方案二:使用ARM嵌入式CPU,作为系统的控制级核心,虽然是嵌入式的芯片,但是我们单纯的将其作为单片机来使用,不嵌入系统,效果很突出,它不仅运算速度快,而且I/O资源丰富,内部集成了很多功能,使用效果突出。对于多路控制,高速处理的设计,具有一定的优势。而且,它编程函数模块化,简化了编程的复杂程度,而且可靠性高。 方案论证:对于以上的方案,综合设计题目的要求,我们选取一个编程方便,运算速

    度快,稳定性高的CPU作为系统的控制核心。

    方案选定:选用方案二,我们采用CORTEX-M3系列,由TI公司生产的LM3S2948芯片,作为系统的控制核心。

    2.A/D转换器的选取

    方案一:并行通信的A/D转换器,操作方便,使用简单,速度快。但是,需要多个I/O口对其进行操作,耗费单片机的资源。而且,对于并行接口的芯片,会提高系统的功耗。

    方案二:串行的通信A/D转换器,时序操作,使用稍微繁琐,速度较快。但是,需要I/O口的数量少,可以单片机的资源。而且,对于串行接口的芯片,可以降低系统的功耗。

    方案论证:对于系统设计对功耗有上限的要求,所以尽量要选择功耗较低的芯片。而且,对于复杂的系统来说,I/O资源是非常宝贵的,所以我们选取串行的A/D转换芯片。

    方案选定:综合设计的需要,我们选定一款串行的A/D转换器TCL1549。(对于具体参数的选择依据,下文还将做具体计算和选择依据 )。

    3.显示模块的选择

    方案一:数码管显示,数码管的应用十分的广泛,而且价格便宜,操作简单。但显示内容单调,不利于较为复杂的系统显示,而且数码管的功耗很高,还需要相应的驱动电路。

    方案二:12864液晶显示屏,12864液晶显示屏显示的内容非常丰富,有中文字库,还可以显示图片件,便于复杂的显示,使复杂变为直观,但是功耗较高。

    方案三:1602液晶显示屏,1602液晶显示屏可以显示两行数字和字母,操作简便,显示直观,使用十分广泛,可操作关闭背光节能。

    方案论证:对于体统的要求,显示模块应该选择低功耗,显示直观,可以显示字母和数字。

    方案选定:我们选择1602液晶显示屏作为本系统的显示模块,足以胜任。

    4.存储模块的选择

    方案一:采用EEPROM存储器,我们经常使用的型号有24C02,24C04等,它们具有掉电不丢失的特点,一般采用I2C方式的通信协议,操作繁琐,对于时序的精确性有很高的要求。另外它的可读写次数是有限制的,在实际应用中需要着重考虑。

    方案二: 采用铁电存储器FRAM,存储芯片掉电不丢失,不需要外接电池,功耗要低,存储的数据安全可靠,操作简单,接口简单。数据掉电保存十年以上,无访问次数限制。内部存储空间4K,足够本系统的使用。

    方案论证:为满足系统的条件,我们选用FRAM铁电存储器,这是一款集众多优点的FRAM芯片,它功耗极低,有采用3.3V供电的型号,正好匹配CPU工作电压,另外SPI的总线接

    口操作较I2C简单,不易出错。

    方案选定:本系统采用铁电存储器FM25CL04芯片,作为系统的存储芯片。

    三、总系统方案设计

    本系统设计流程图如图(图1),本系统的CPU采用CORTEX-M3系列TI公司生产的LM3S2948芯片。

    系统的工作流程如下:

    当A通道需要信号输入时,通过键盘,由输入通道A输入单极性信号(高电平约4V、低电平接近0V)、频率约1kHz信号,然后通过过零电路判断输入信号的周期,以便A/D的采集。再由CPU控制A/D转换芯片对输入信号进行采样,转换成数字信号存入存储芯片中。在需要读取时,通过键盘控制,CPU读取存储芯片中的数据,然后通过D/A转换器将数字信号转换成近似模拟信号,通过低通滤波器将这个近似的模拟信号中的高频率成分滤除,由于考虑到在经过低通滤波器的时候,信号会有一定的差损,所以信号又通过差损补偿电路进行差损补偿,这样就得到了一个模拟信号,最后通过输出通道A输出。示波器接到输出通道进行显示。这样就实现了信号的存储和回放。

    同理,当通道需要信号输入时,通过键盘,由输入通道,输入双极性电压峰值为100mV、频率为10Hz到10kHz的信号,信号的采集、存储和回放与A通道一样。

    输入

    通道BA输入通道A

    图 1 系统工作框图

    篇三:智能钢轨探伤仪使用说明书(1209修订版)

    SZT-8智能钢轨探伤仪

    说 明 书

    上海申声超声波仪器有限公司

    目 录

    1. 概述 ??????????????????????(1)

    2. 技术性能及技术指标 ???????????????(1)

    3. 仪器面板简介 ??????????????????(4)

    4. 操作说明 ????????????????????(6)

    5. 手推车的结构和使用 ???????????????(27)

    6. 探伤车探头的布置 ??????????????? (29)

    7. 电池组和充电器 ???????????????? (31)

    8. 利用试块校正仪器的性能 ?????????????(31)

    9. 维护和保养 ???????????????????(33)

    10.探伤数据分析管理系统软件说明 ??????????(35)

    注:此型机将会有所变更以资改进,

    恕不另行通知,预请谅解为荷。

    1.概述

    SZT-8型钢轨探伤车是铁路专用的新型智能化数字式超声探伤设备,该设备适合于目前线路上43轨至75轨的探测,具有七个通道,能同时采用超声波脉冲反射法,穿透法对钢轨进行综合实时检测,并具有A、B显的实时显示,轨型和伤损的智能识别,探伤全过程的数据及仪器工作状态信息的保存,配有专用的回放系统能对探伤全过程的回放、检索等并能将数据导入PWMIS探伤管理系统。

    SZT-8型探伤车的主要特点:

    1.1 具有七个通道,实时显示及报警处理,既能用A显方式实时检测,又能用B

    显方式实时检测,并能实现B显的空间转换及探头种类和单个通道的B型显示。

    1.2 具有先进的智能化功能,能自动识别轨型、轨缝等。

    1.3 具有先进的伤探损判别功能,以及多种伤损识别,能有效的过滤不是伤损的

    回波报警,真正做到有伤报警,并有报警的通道显示。

    1.4 具有快速伤损定位、声程、水平、垂直数据直读。

    1.5 具有伤探设置的数据保存、调用、修改。

    1.6 具有强大的存储功能,能定时存贮探伤数据和仪器设置数据及操作状态数

    据,仪器内置1GB存储器,能存储100km以上的信息。配有2GB的SD卡,可存储更多的数据。

    1.7 具有先进的回放功能,探伤的图型能在仪器上回放,也可以用探伤分析系统

    回放,并具有报警检索方式、伤损检索方式等功能。

    1.8 具有先进的管理功能,操作人员登录、线路信息的登录、数据调用权限等。

    1.9 具有良好的人机对话界面、操作简单、调节方便。

    1.10具有良好的适应性,该仪器能适应各种环境、温度适应性强、抗干扰、振

    动性好。

    1.11该仪器体积小、重量轻、便于野外操作。

    2.技术指标及技术性能

    2.1 通道数目:七通道具有七路发射和接收。

    2.2 探伤方式:可同时采用超声脉冲反射法和超声脉冲穿透法。

    2.3 探头频率:2MHZ~5MHZ

    2.4 重复工作及显示频率:每通道400HZ±10%

    2.5 总衰减量:80dB

    2.6 显示方式:有A型波形实时显示和B型图像实时显示二种方式。

    2.6.1 A型波形显示:有六条基线,上三条基线回波向上、下三条基线回波向下,

    第六基线可显示F、G二个通道的工作情况。

    2.6.2 B型图像显示:显示钢轨及伤损的侧视图像。

    2.7 检测范围:具有自动和手动设定43至75轨,反射法探伤范围为200~250mm,

    使用直70°(C通道)为100-125mm;穿透法的探测范围,0°探测范围250mm,45°探测范围为300mm。

    2.8 探伤灵敏度余量:70°和37°探头探测WGT-3试块上,?3×65横通孔,回

    波高80%时灵敏度余量不小于40dB,0°探头探测WGT-3试块110mm平底,回波高度80%时,灵敏度余量不小于36dB。

    2.9 抑制方式:抑制小时,动态范围大于16dB,抑制大时动态范围为2-6dB。

    2.10 衰减量误差:每变化12dB差不大于1dB

    2.11 水平线误差:不大于2%

    2.12 垂直线性误差:抑制小时,不大于15%

    2.13 阻塞范围:不大于20mm。

    2.14 报警方式及灵敏度:

    2.14.1 50°报警:

    a. 有进波报警和移位报警;

    b. 报警门有PAB,QAB,Pc,Qc;

    c. 报警阀值可按需求调节;

    d. 报警声2种,参见4.2.1节探伤报警。

    2.14.2 30°报警:

    a. 有进波报警和移位报警;

    b. 报警门有PDE、QDE1、QDE2、QDE2为移位报警且可关闭,QDE1,内有双

    波,先后出报警;

    c. 报警阀值可按需求调节;

    d. 报警声1种,参见4.2.1节探伤报警。

    2.14.3 0°报警:

    a. 有进波报警和失波报警;

    b. 报警门有QFG1,QFG2,QFG1内有双波和先后出波报警;

    c. 报警阀值可按需求调节;

    d. 报警声1种,参见4.2.1节探伤报警。

    2.15轨缝识别:能自动设别43~75钢轨端面,且可关闭识别功能。

    2.16相关报警:有前0和前30、后0和后30相关报警功能,且可关闭。

    2.17报警指示:有声音和通道显示的报警提示,有五种报警声对应不同的探头

    及位置,同时显示报警的类型,参见4.2.1节探伤报警。

    2.18 探伤地点对应里程、时间的设定和校对。

    2.19 探伤数据、仪器状态和操作过程的全过程记录,可在仪器和回放系统上进

    行回放分析、检索等。

    2.20 数据存贮量大于100km

    2.21 连续工作时间:大于8h

    2.22 工作电压:DC12V

    2.23 使用环境:-30℃~50℃

    2.24 重量:30kg

    2.25 外型尺寸:660×330×810mm,翻版翻下时长度增加至1000mm。

    2.26 成套件:本设备包括:仪器1台,手推车1辆,位移转感器1只,电池组

    1组,充电器1台,探头6只(70°1只,70°+直70°1只,0°+30°2只,双70°1只,0°+30°1只),遮光罩1只,仪器套1只,小车外套1只,4A保险丝管5只,备用保护膜10只,保护膜螺丝40只,探头螺丝10只,融合剂1盒,选用寄角件2只。

    2.27选购件:70°+37°探头,45°+70°探头,双70°探头(有外测、内测)

    探头,0°+45°探头,45°探头可供选购。

    3.探伤仪面板简介