超聲無損檢測論文：多通道超聲探傷系統(tǒng)中的高速通信接口技術

超聲無損檢測論文：多通道超聲探傷系統(tǒng)中的高速通信接口技術【中文摘要】當前我國高速鐵路發(fā)展迅猛,并在許多方面位居世界前列。在高速鐵路高速、安全、可靠、準點、平穩(wěn)、舒適、衛(wèi)生、方便等各種需求中,確保安全是第一位的。而動車空心軸無損檢測是保障安全至關重要的一環(huán)。目前我國動車空心軸在役檢測在用的設備是引進德國和日本兩種產品,在實際使用中,無論是德國還是日本技術設備,均存在以下幾個問題:(1)不能兼容在用的全部車型空心軸探傷;(2)實時采集到的圖像數(shù)據(jù)傳輸給PC機速率有限,僅為百兆以太網,不利于高速實時數(shù)據(jù)的上傳;(3)探傷速度有限,原德國進口儀器探1根空心軸約12分鐘;(4)探傷靈敏度余量不夠。為此,在未來我國投入實際運營的動車組數(shù)量將會大幅增加,相應的動車組無損檢測任務也將隨之劇增的情況下,在國內研制能夠對我國現(xiàn)有的動車組空心軸全部兼容探傷的空心軸無損檢測專用設備,實現(xiàn)對動車組空心軸快速,全面自動化檢測,同時檢測結果明了,易于檢測人員對車軸的狀態(tài)進行判斷,對檢測數(shù)據(jù)能夠進行記錄存檔,以便回放、調用、統(tǒng)計和比較,保證不漏判,顯得比較迫切,且有著日益增長的迫切需求。隨著SOPC、嵌入式操作系統(tǒng)以及嵌入式千兆以太網技術的發(fā)展,為超聲探傷儀的數(shù)據(jù)傳輸,提供了高效廉價的解決方案。嵌入式千兆以太網使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性得到保證,同時千兆以太網采用的傳輸介質大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性,并且由于采用了通用性強的基于網絡SOCKET編程的TCP/IP協(xié)議,有著很強的通用性和移植性。本文采用高速高性能可編程邏輯器件FPGA,利用內部NiosⅡ嵌入式處理器,加載uC/OS-Ⅱ實時操作系統(tǒng),基于NicheStackTCP/IP協(xié)議棧,采用SocketAPI編程,詳細闡述了在多通道超聲探傷系統(tǒng)中實現(xiàn)嵌入式千兆以太網的過程。通過安裝在上位機上的WiresharkNetworkAnalyzer軟件測試,實驗結果表明:(1)傳輸數(shù)據(jù)準確,接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)完全一致,無錯漏;(2)傳輸速度穩(wěn)定,經連續(xù)24小時傳輸測試,速度穩(wěn)定,沒有大的波動;(3)傳輸速度可以達到10MB/s。且經過后續(xù)改進,相信性能還有提升空間,為多通道超聲探傷系統(tǒng)中高速大容量的實時數(shù)據(jù)傳輸提供了可靠的平臺,利于更加高效準確的做出探傷檢測判斷?！居⑽恼縏hehigh-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,

9-12

1.1超聲無損檢測的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

9-10

1.2課題研究的目的與內容

10-11

1.3論文的結構與安排

11-12

第二章超聲無損檢測概述

12-19

2.1超聲無損檢測基本原理

12-14

2.1.1根據(jù)采用超聲波的種類分類

12-13

2.1.2根據(jù)所利用的超聲波波型分類

13

2.1.3根據(jù)超聲波進入被檢工件的方式分類

13-14

2.1.4根據(jù)所用超聲探頭的形式種類分類

14

2.1.5根據(jù)超聲檢測時發(fā)射與接收信號的通道數(shù)量分類

14

2.2常規(guī)數(shù)字超聲探傷系統(tǒng)的基本構成

14-19

2.2.1發(fā)射模塊

15-16

2.2.2接收模塊

16-17

2.2.3數(shù)字信號處理與收發(fā)控制模塊

17

2.2.4系統(tǒng)控制與圖像顯示存儲模塊

17-18

2.2.5電源模塊

18-19

第三章多通道超聲探傷系統(tǒng)的總體架構

19-23

3.1整機架構圖與功能分析

20-22

3.2關鍵技術分析

22-23

第四章多通道超聲探傷系統(tǒng)中高速通信接口的實現(xiàn)

23-50

4.1千兆以太網簡介

23

4.2千兆以太網的嵌入式解決方案概述

23-26

4.2.1整體設計方案

23-24

4.2.2千兆以太網接口的硬件實現(xiàn)

24-26

4.2.3千兆以太網接口的軟件實現(xiàn)

26

4.3千兆以太網的具體實現(xiàn)

26-50

4.3.1電路原理圖設計

26-27

4.3.2基于NiosⅡ的SOPC的建立

27-36

4.3.3基于NiosⅡ的uC/OS的移植

36-41

4.3.4NicheSta