单片机在钢轨在线探伤仪中的应用

　　1　问题的提出

　　钢轨在线探伤仪是用于对使用中的钢轨进行在线探伤的设备。钢轨在线探伤一直是国家十分重视的课题,由于钢轨老化,换轨投资太大,影响交通运输,因此国家不可能按时更换钢轨。这在国际先进国家也是无法达到的。何况存在钢轨突然断裂的可能。因此,铁路部门由于钢轨断裂造成的车毁人亡恶性事故是经常出现的,这给国家财产、人民生命安全构成了严重的威胁。查出伤痕,由伤情换轨,减少断轨,疏通运输是国家和人民的呼声,也是专家们和政府极为注重的问题。

       多年来人们一直在追求在线钢轨的伤痕测量问题,先后出现了全硬件化钢轨在线探伤,和全硬件化半自动探伤设备。然而由于它的体积大,耗电多,信息无法记忆与记录,尤其是抗干　　扰问题的纠缠,使之无法获得应用,因此在本课题投入运行时,国内尚无成功之例。

　　单片机钢轨在线探伤仪经过一年多的研制已获得成功,各项指标均达到中华人民共和国铁道行业标准(TH/T2340-93)运行实践证明工作稳定、可靠、操作方便、灵活,节省人力、物力。可探伤,评价伤痕,记忆,显示伤痕信息并先后经过省级技术鉴定,产品投产鉴定,经国内联机检索居国内首创。填补国内空白。

　2　工作原理

　　本探伤仪由伤痕检测,前置处理,视放通道,信号采样,主机,音调控制,波形显示,声光报警等部分组成,框图如图1,系统原理图见图2,主机硬件图见图3,主程序框图见图4,图5。　整机沿钢轨前进,伤痕检测部分测得伤痕信号进入前置处理。经痕减选择后进入高频处理,检波视放,送图形显示。检波后的信号经信号采样进入主机存储、分析处理,按伤痕情况(类型)发出相应信号经音调控制发出相应的声音和光亮

　3　技术难题与解决方案

　　3·1　高频信息的缓冲处理

　　考虑价格与维护方便:本仪表采用80C31单片机。时钟频率12MHz,大多数指令执行时间均为1μs。由于本仪表采用超声探伤作为检测部分;而且为5通道探头,要连续不断工作,不允　　许检测仪前进中漏检,经过精确计算与试验证明。留给单片机处理检测数据的时间仅为333us,这不仅要求有高速的单片机系统,而且在软件处理的算法上要配有相应的措施。何况某些通道的算法又必须相当复杂。就目前单片机系统的速度是无法实现的,这是超声探伤引入单片机处理的一个难题。我们经过反复论证与实验,设计出高频缓冲处理方式,大大降低了对单片机速度的要求。实践证明,设计合理,运行稳定、可靠。