无缝钢轨中超声导波相速度测量方法研究
| 致谢 | 第5-6页 |
| 摘要 | 第6-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 1 引言 | 第12-26页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第12-15页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第15-22页 |
| 1.2.1 超声导波钢轨裂纹检测研究现状 | 第15-18页 |
| 1.2.2 超声导波相速度测量研究现状 | 第18-22页 |
| 1.3 研究内容及章节安排 | 第22-26页 |
| 1.3.1 研究内容 | 第22-23页 |
| 1.3.2 章节安排 | 第23-26页 |
| 2 总体研究方案 | 第26-42页 |
| 2.1 超声导波及特性 | 第26-30页 |
| 2.1.1 超声导波基本概念 | 第26-27页 |
| 2.1.2 超声导波的多模态和频散现象 | 第27-28页 |
| 2.1.3 超声导波群速度和相速度 | 第28-30页 |
| 2.2 相速度测量原理 | 第30-31页 |
| 2.2.1 二维快速傅里叶变换 | 第30-31页 |
| 2.2.2 相速度测量方法步骤 | 第31页 |
| 2.3 总体方案设计 | 第31-41页 |
| 2.3.1 相速度测量总体方案 | 第31-32页 |
| 2.3.2 阵列接收换能器 | 第32-35页 |
| 2.3.3 导波发射换能器 | 第35-40页 |
| 2.3.4 导波发射模块与数据采集模块 | 第40-41页 |
| 2.4 本章小结 | 第41-42页 |
| 3 理论仿真 | 第42-56页 |
| 3.1 半解析有限元法 | 第42-43页 |
| 3.2 钢轨中相速度频散曲线 | 第43-48页 |
| 3.2.1 有限元离散 | 第43-45页 |
| 3.2.2 建立特征方程 | 第45-46页 |
| 3.2.3 求解频散方程 | 第46-47页 |
| 3.2.4 模态振型仿真 | 第47-48页 |
| 3.3 激励位置选择 | 第48-54页 |
| 3.3.1 ANSYS简介 | 第48-50页 |
| 3.3.2 钢轨建模及仿真参数设置 | 第50-52页 |
| 3.3.3 不同位置激励效果仿真 | 第52-54页 |
| 3.4 本章小结 | 第54-56页 |
| 4 超声导波发射模块设计 | 第56-70页 |
| 4.1 总体方案设计 | 第56-57页 |
| 4.2 DDS基本原理 | 第57-58页 |
| 4.3 硬件电路设计 | 第58-65页 |
| 4.3.1 STM32及其外围电路 | 第58-59页 |
| 4.3.2 FPGA及其外围电路 | 第59-61页 |
| 4.3.3 数模转换电路 | 第61-62页 |
| 4.3.4 功率放大电路 | 第62-65页 |
| 4.4 软件系统设计 | 第65-68页 |
| 4.4.1 整体方案设计 | 第65-66页 |
| 4.4.2 DDS波形发射控制 | 第66-67页 |
| 4.4.3 数模转换信号控制 | 第67-68页 |
| 4.5 本章小结 | 第68-70页 |
| 5 数据同步采集模块设计 | 第70-80页 |
| 5.1 总体方案设计 | 第70-71页 |
| 5.2 硬件电路设计 | 第71-74页 |
| 5.2.1 STM32与FPGA接口电路设计 | 第71页 |
| 5.2.2 前置放大电路 | 第71-72页 |
| 5.2.3 模数转换电路 | 第72-73页 |
| 5.2.4 以太网接口电路 | 第73-74页 |
| 5.3 软件系统设计 | 第74-79页 |
| 5.3.1 整体方案设计 | 第74-75页 |
| 5.3.2 FPGA顶层模块设计 | 第75-77页 |
| 5.3.3 模数转换信号控制 | 第77页 |
| 5.3.4 STM32读写FPGA数据 | 第77-78页 |
| 5.3.5 以太网数据传输控制 | 第78-79页 |
| 5.4 本章小结 | 第79-80页 |
| 6 系统搭建及相速度测量 | 第80-88页 |
| 6.1 相速度测量系统搭建 | 第80-81页 |
| 6.2 系统各部分性能验证 | 第81-82页 |
| 6.2.1 导波发射模块性能验证 | 第81页 |
| 6.2.2 数据同步采集模块性能验证 | 第81-82页 |
| 6.2.3 阵列探头性能验证 | 第82页 |
| 6.3 钢轨中导波相速度测量 | 第82-87页 |
| 6.4 本章小结 | 第87-88页 |
| 7 总结与展望 | 第88-90页 |
| 7.1 论文工作总结 | 第88-89页 |
| 7.2 未来展望 | 第89-90页 |
| 参考文献 | 第90-94页 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 | 第94-98页 |
| 学位论文数据集 | 第98页 |
