超声无损检测论文：多通道超声探伤系统中的高速通信接口技术

超声无损检测论文：多通道超声探伤系统中的高速通信接口技术【中文摘要】当前我国高速铁路发展迅猛,并在许多方面位居世界前列。在高速铁路高速、安全、可靠、准点、平稳、舒适、卫生、方便等各种需求中,确保安全是第一位的。而动车空心轴无损检测是保障安全至关重要的一环。目前我国动车空心轴在役检测在用的设备是引进德国和日本两种产品,在实际使用中,无论是德国还是日本技术设备,均存在以下几个问题:(1)不能兼容在用的全部车型空心轴探伤;(2)实时采集到的图像数据传输给PC机速率有限,仅为百兆以太网,不利于高速实时数据的上传;(3)探伤速度有限,原德国进口仪器探1根空心轴约12分钟;(4)探伤灵敏度余量不够。为此,在未来我国投入实际运营的动车组数量将会大幅增加,相应的动车组无损检测任务也将随之剧增的情况下,在国内研制能够对我国现有的动车组空心轴全部兼容探伤的空心轴无损检测专用设备,实现对动车组空心轴快速,全面自动化检测,同时检测结果明了,易于检测人员对车轴的状态进行判断,对检测数据能够进行记录存档,以便回放、调用、统计和比较,保证不漏判,显得比较迫切,且有着日益增长的迫切需求。随着SOPC、嵌入式操作系统以及嵌入式千兆以太网技术的发展,为超声探伤仪的数据传输,提供了高效廉价的解决方案。嵌入式千兆以太网使得数据传输的实时性得到保证,同时千兆以太网采用的传输介质大大提高了数据传输的稳定性,并且由于采用了通用性强的基于网络SOCKET编程的TCP/IP协议,有着很强的通用性和移植性。本文采用高速高性能可编程逻辑器件FPGA,利用内部NiosⅡ嵌入式处理器,加载uC/OS-Ⅱ实时操作系统,基于NicheStackTCP/IP协议栈,采用SocketAPI编程,详细阐述了在多通道超声探伤系统中实现嵌入式千兆以太网的过程。通过安装在上位机上的WiresharkNetworkAnalyzer软件测试,实验结果表明:(1)传输数据准确,接收数据与发送数据完全一致,无错漏;(2)传输速度稳定,经连续24小时传输测试,速度稳定,没有大的波动;(3)传输速度可以达到10MB/s。且经过后续改进,相信性能还有提升空间,为多通道超声探伤系统中高速大容量的实时数据传输提供了可靠的平台,利于更加高效准确的做出探伤检测判断。【英文摘要】Thehigh-speedrailwayinChinaisdevelopingrapidly,andrankedintheworldinmanyways.Inthehigh-speedrailwayhigh-speed,safe,reliable,punctual,smoothandcomfortable,health,convenienceandotherneeds,makesuresafetyisfirst.Thenon-destructivetestingofhollowshaftmotorcarissafety-criticalpart.HollowshaftofmotorcarinservicetestingiscurrentlyusingequipmentimportedfromGermanyorJapan,inactualuse,eitherfromGermanyorJapan,thereareseveralproblems:(1)Notcompatiblewithallmodelsinusehollowshafttesting;(2)Real-timeimageacquisitiontothePC-speeddatatransmissionislimited,onlyFastEthernet,

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1.1超声无损检测的发展历程与现状

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1.2课题研究的目的与内容

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1.3论文的结构与安排

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第二章超声无损检测概述

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2.1超声无损检测基本原理

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2.1.1根据采用超声波的种类分类

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2.1.2根据所利用的超声波波型分类

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2.1.3根据超声波进入被检工件的方式分类

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2.1.4根据所用超声探头的形式种类分类

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2.1.5根据超声检测时发射与接收信号的通道数量分类

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2.2常规数字超声探伤系统的基本构成

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2.2.1发射模块

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2.2.2接收模块

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2.2.3数字信号处理与收发控制模块

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2.2.4系统控制与图像显示存储模块

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2.2.5电源模块

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第三章多通道超声探伤系统的总体架构

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3.1整机架构图与功能分析

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3.2关键技术分析

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第四章多通道超声探伤系统中高速通信接口的实现

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4.1千兆以太网简介

23

4.2千兆以太网的嵌入式解决方案概述

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4.2.1整体设计方案

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4.2.2千兆以太网接口的硬件实现

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4.2.3千兆以太网接口的软件实现

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4.3千兆以太网的具体实现

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4.3.1电路原理图设计

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4.3.2基于NiosⅡ的SOPC的建立

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4.3.3基于NiosⅡ的uC/OS的移植

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4.3.4NicheSta