| 致谢 | 第5-6页 |
| 摘要 | 第6-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 1 绪论 | 第12-22页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第12-13页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第13-19页 |
| 1.2.1 无缝钢轨温度应力主要检测方法 | 第13-18页 |
| 1.2.2 超声导波非线性系数检测设备 | 第18-19页 |
| 1.3 课题研究内容与章节安排 | 第19-22页 |
| 2 非线性系数检测原理及系统方案设计 | 第22-30页 |
| 2.1 非线性超声理论基础 | 第22-26页 |
| 2.1.1 固体中的非线性超声波动方程 | 第22-24页 |
| 2.1.2 单一频率激励下非线性系数的获取 | 第24-26页 |
| 2.2 主要参数的确定 | 第26-27页 |
| 2.2.1 激励波形和频率的确定 | 第26-27页 |
| 2.2.2 超声换能器的确定 | 第27页 |
| 2.3 检测系统总体方案 | 第27-29页 |
| 2.4 本章小结 | 第29-30页 |
| 3 硬件电路设计 | 第30-60页 |
| 3.1 超声发射电路设计 | 第30-40页 |
| 3.1.1 DDS模块 | 第31-34页 |
| 3.1.2 D/A转换电路 | 第34-36页 |
| 3.1.3 差分放大电路 | 第36页 |
| 3.1.4 低通滤波电路 | 第36-38页 |
| 3.1.5 功率放大电路 | 第38-40页 |
| 3.2 超声接收电路设计 | 第40-46页 |
| 3.2.1 前置放大电路 | 第41-42页 |
| 3.2.2 带通滤波电路 | 第42-44页 |
| 3.2.3 A/D差分电路 | 第44页 |
| 3.2.4 A/D转换电路 | 第44-46页 |
| 3.2.5 FIFO | 第46页 |
| 3.3 FPGA外围电路设计 | 第46-51页 |
| 3.3.1 FPGA选型 | 第46-48页 |
| 3.3.2 电源电路 | 第48-49页 |
| 3.3.3 配置电路 | 第49-50页 |
| 3.3.4 时钟电路 | 第50-51页 |
| 3.3.5 复位电路 | 第51页 |
| 3.4 STM32外围电路设计 | 第51-58页 |
| 3.4.1 STM32选型 | 第52-53页 |
| 3.4.2 JTAG接口电路 | 第53页 |
| 3.4.3 时钟电路 | 第53-54页 |
| 3.4.4 复位及启动模式电路 | 第54-55页 |
| 3.4.5 LCD触摸屏接口电路 | 第55-56页 |
| 3.4.6 SD卡存储电路 | 第56-57页 |
| 3.4.7 蜂鸣电路 | 第57页 |
| 3.4.8 电池电量测量电路 | 第57-58页 |
| 3.5 本章小结 | 第58-60页 |
| 4 软件程序设计 | 第60-82页 |
| 4.1 FPGA程序设计 | 第60-71页 |
| 4.1.1 DDS模块 | 第61-67页 |
| 4.1.2 数据缓冲模块 | 第67-70页 |
| 4.1.3 时钟管理模块 | 第70-71页 |
| 4.2 STM32程序设计 | 第71-81页 |
| 4.2.1 μC/OS-Ⅱ操作系统移植 | 第71-72页 |
| 4.2.2 LCD触摸屏驱动程序 | 第72-73页 |
| 4.2.3 SD卡存储程序 | 第73-75页 |
| 4.2.4 STM32与FPGA通讯程序 | 第75-78页 |
| 4.2.5 FFT的实现 | 第78-80页 |
| 4.2.6 非线性系数计算 | 第80-81页 |
| 4.3 本章小结 | 第81-82页 |
| 5 系统检测实验及结果 | 第82-94页 |
| 5.1 发射测试及结果 | 第82-86页 |
| 5.1.1 十个周期汉宁窗调制的正弦波 | 第83-84页 |
| 5.1.2 五个周期汉宁窗调制的正弦波 | 第84-85页 |
| 5.1.3 正弦波 | 第85-86页 |
| 5.2 非线性系数检测及结果 | 第86-92页 |
| 5.2.1 RITEC RAM-5000 SNAP检测 | 第86-88页 |
| 5.2.2 本系统检测 | 第88-89页 |
| 5.2.3 系统标定 | 第89-90页 |
| 5.2.4 标定后检测结果 | 第90-92页 |
| 5.3 本章小结 | 第92-94页 |
| 6 总结与展望 | 第94-96页 |
| 6.1 工作总结 | 第94-95页 |
| 6.2 未来展望 | 第95-96页 |
| 参考文献 | 第96-100页 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 | 第100-104页 |
| 学位论文数据集 | 第104页 |