基于超声导波的无缝线路钢轨温度应力检测系统设计

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1、岁参未交瘪万方数据乞和一硕士专业学位论文基于超声导波的无缝线路钢轨温度应力检测系统设计DesignofThemalStressDetectionSystemforContinuouslyWreldedRailsBasedonUltrasonicGuidedⅥ它LVes作者：段翔宇导师：史红梅副教授北京交通大学2014年6月万方数据学位论文版权使用授权书～～嬲本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览

2、服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：茗炀倍签字日期：如r缈年f月嘭日导师签名：签字目期：万方数据学校代码：10004I北．硕士专业学位论文密级：公开基于超声导波的无缝线路钢轨温度应力检测系统设计DesignofThermalStressDetectionSystemfIorContinuousW．eldedRailsBasedonUltraSonicGuidedW

3、aves作者姓名：段翔宇导师姓名：史红梅学号：12125784职称：副教授工程硕士专业领域：机械工程学位级别：硕士北京交通大学2014年6月万方数据北京交通大学硕士专业学位论文中文摘要致谢本论文的工作是在我的导师史红梅副教授的悉心指导下完成的，史红梅副教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来史红梅老师对我的关心和指导。朱力强副教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向朱力强老师表示衷心的谢意。郭保青副教授对于我的科研

4、工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。许西宁老师在我的科研工作中，给予了我很多帮助，指导我解决了很多问题，也教我学会了很多东西，在此向许西宁老师表示由衷的感谢。在实验室工作及撰写论文期问，轨道交通智能检测研究所的全体同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也特别感谢我的家人，他们的全力支持使我能够在学校专心完成我的学业。最后，衷心的感谢每一位陪伴我走过求学之路，给予我关心和帮助的老师、同学和朋友。万方数据北京交通大学硕士专业学位论文中文摘要随着高速铁路

5、的发展，无缝线路由于消除了钢轨接缝，极大的改善了轨道结构，减小了振动，因而得到广泛应用。但正由于轨缝的消失，钢轨在温度改变时无法自由伸缩，导致在钢轨内部产生很大的温度应力，使钢轨出现胀轨、跑道或断轨，严重影响行车安全。因此，研究一种快捷、准确的钢轨温度应力检测方法以预防胀轨、断轨的发生，对确保铁路安全运营意义重大。本文重点研究了基于超声导波的钢轨纵向温度应力检测方法，并设计了基于声弹性原理的由超声导波换能器、高压驱动电路板，高速多功能接收电路板组成的钢轨温度应力检测系统。首先论文研究了超声导波在钢轨

6、中的传播特性，讨论了超声导波法测量钢轨温度应力的理论基础——声弹性原理，设计完成了基于PIC30F6014A和FPGA的超声导波高压激励电路和基于A跚单片机和FPGA接收电路，实现了对超声导波探头的激励，实现了两路超声导波信号的接收、存储和处理，通过编写相关程序，实现了两路超声信号声时差的精确读取。最后，建立了基于超声导波的钢轨温度应力检测系统和应力试验平台，完成了系统标定和检测试验，测量误差在3．5MPa以内。论文实现了基于超声导波的钢轨温度应力检测，试验结果验证了钢轨温度应力与超声导波在钢轨内部

7、传播速度近似线性的关系，证明了基于声弹性原理的正确性及检测系统的可行性，为课题的深入研究奠定了良好的基础。关键词：无缝钢轨；温度应力；超声导波检测；声时差万方数据北京交通大学硕士专业学位论文ABSTRACTABSTRACTW油tIledeVelopmentofhi曲一Speed，continuousweldedrail(CWR)，duetoeliminatether2Liljoints，greatlyimprovemetrackstructureandreduceVibmtion，iswidelyu

8、Sed．Butbecauseofthedisappearanceofrailjoints，railcallnotexpalld毹elywhentemperaturechanges．Sot11erailintemallygeneratesthe咖alstresswhichmayleadtotral、kbucl(1ingandbreal(rail，seriouslya脏ctingroadsaf．e够Therefore，af瓠t锄daccur纳erailt

9、lelTnalg