CN203216902U - 一种基于dsp的巴克豪森的应力检测模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于DSP的巴克豪森的应力检测模块。本实用新型包括电源模块、信号输入模块、磁化器、传感器模块、接收传感器模块输出的信号并对信号进行处理的信号处理采集模块和对实时采集的数据进行计算处理的DSP数字信号处理器；所述被测对象为铁磁材料。优点：本模块的DSP具有高速的、实时的、强大的数据处理能力，加之不断优化的信号处理算法，可以实现巴克豪森噪声的实时采集和处理，提高了该模块的整体性能。本模块使用体积小、功耗低的硬件模块，达到了模块设计的要求。

Description

一种基于DSP的巴克豪森的应力检测模块

技术领域

本实用新型涉及一种应力检测模块，尤其是一种基于成熟的巴克豪森理论，实时性强和信号处理能力强大的DSP，体积小、功耗低、性能高，适用于检测钢轨的应力和预测钢轨的疲劳状态的基于DSP的巴克豪森的应力检测模块。

背景技术

随着铁路火车客车密度、载重量和速度的不断提高，轨道故障逐渐增多，带来了巨大的生命和财产损失。主要原因有以下两点：钢轨受到车轮的挤压，内部会产生局部的应力集中或松弛，产生裂纹，最终导致断轨；钢轨常年暴露在外，随温度的变化而发生膨胀或收缩，当温度达到一定值时，钢轨承受的压力过大，就会发生胀轨跑道，造成交通事故。因此，检测钢轨应力有着十分重要的实用价值。

在无损应力检测方法中，巴克豪森噪声检测技术是利用铁磁性材料在磁化过程中发生的磁畴翻转这一微观理论而测量的，通过铁磁材料表面放置的接收线圈提取MBN信号，MBN信号与应力之间的对应关系是单调的，可以通过标定MBN信号与应力的曲线，实现对铁磁性材料的应力检测。该技术方便、快捷、成熟，在铁磁材料的应力检测中占有较大优势。

传统的应力检测模块存在着体积大、质量重、耗电量多、操作不便等不足，为此我们设计轻小便携、整体性能高的应力检测模块，选用具有高速的实时数据处理能力的DSP、小型的磁化器、小型的传感器等低功耗的硬件模块。

发明内容

本实用新型的目的：针对现有技术不足，提供一种可以高效进行实时信号处理的应力检测模块。

本实用新型的技术方案是一种基于DSP的巴克豪森的应力检测模块，包括电源模块、信号输入模块、与被测对象相连的用来产生磁信号的磁化器、与被测对象相连的将产生的磁信号转化为电压信号输出的传感器模块、接收传感器模块输出的信号并对信号进行处理的信号处理采集模块和对实时采集的数据进行计算处理并显示的DSP数字信号处理器；所述被测对象为铁磁材料。

本实用新型的进一步改进，所述信号输入模块包括信号发生器和对信号进行放大的功率放大器。

本实用新型的进一步改进，所述磁化器包括与被测对象相连的铁氧化磁轭和磁化线圈。

本实用新型的进一步改进，所述信号处理采集模块包括与传感器模块输出依次相连的信号调整模块和AD数据采集卡。

本实用新型的进一步改进，所述传感器模块包括接收线圈。

本实用新型模块与现有技术相比的有益效果是：

1、本模块的DSP具有高速的、实时的、强大的数据处理能力，加之不断优化的信号处理算法，可以实现巴克豪森噪声的实时采集和处理，提高了该模块的整体性能。

2、本模块使用体积小、功耗低的硬件模块，达到了模块设计的要求，可以配合任何上位机(如PC，ARM等)显示模块使用。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

其中：1、磁化线圈，2、铁氧化磁轭，3、被测对象，4、传感器模块，5、电源模块，6、信号发生器，7、功率放大器，8、信号调整模块，9、AD数据采集卡，10、DSP数字信号处理器。

具体实施方式

结合附图1对本实用新型进一步说明：

本实用新型的基于DSP的巴克豪森的应力检测模块，包括电源模块5、信号输入模块、磁化器、传感器模块4、信号处理采集模块和DSP数字信号处理器10。如图1所示。

本实用新型采用的电源模块5为现有技术中的电源，本实用新型采用电源模块用于实现不同模块的供电要求。

信号输入模块包括信号发生器6、功率放大器7。

本实用新型采用的信号发生器6为DAC7724。DAC7724是12位的四路电压输出的数模转换器，功耗低并且尺寸小的优点，使它成为自动测试设备、数据采集系统等的理想选择。

本实用新型采用的功率放大器7是以LM3886芯片为核心的，具有输出功率大、失真度小、保护功能齐全，外围器件较少等优点得到较广泛的应用。

磁化器包括铁氧化磁轭2和磁化线圈1。

本实用新型采用的铁氧化磁轭2为最大长宽高体积为10mm×6.0mm×20mm的U型磁轭。

本实用新型采用的磁化线圈1是在铁氧化磁轭2外缠绕了500圈的直径为0.21mm的漆包线。

传感器模块4包括接收线圈。接收线圈是直径为2mm高为15mm的磁芯外缠绕了2000圈的直径为0.07mm的漆包线。

信号处理采集模块包括信号调整模块8和数据采集卡9。

本实用新型所述的信号调整模块8是以AD620芯片为核心的电路模块，AD620是一款高精度、低失调电压、低噪声、低功耗、低温漂，低失调漂移、增益范围在1～1000间的仪器仪表用放大器。

本实用新型采用的AD数据采集卡9是以AD7656芯片为核心的，AD7656内置6个16位的、快速的、低功耗的逐次逼近型ADC，并集成到一个采用iCOMS设计的封装中。

本实用新型所述的DSP数字信号处理器10为TI公司的TMS320C6747型号的浮点型DSP，主频为300MHz，每秒可以执行2400百万条定点指令，每秒可执行1800百万条浮点指令，采用低功耗的双电源供电。

本实用新型的基于DSP的巴克豪森的便携式应力检测模块包括电源模块5、信号输入模块、与被测对象3相连的用来产生磁信号的磁化器、与被测对象3相连的将产生的磁信号转化为电压信号输出的传感器模块4、接收传感器模块4输出的信号并对信号进行处理的信号处理采集模块和对实时采集的数据进行计算处理并显示的DSP数字信号处理器10；所述被测对象3为铁磁材料。

本实用新型各部分工作原理如下，

上位机将激励信息以一定的帧格式通过UART串口发送给DSP数字信号处理器10,DSP数字信号处理器10接收到命令后，控制信号发生器6产生所要的激励信号。激励信号通过功率放大器7，放大一定的倍数后加载在磁化器上。铁磁性材料3表面的传感器模块4即接收线圈能够感应到巴克豪森信号，微弱的巴克豪森信号需要经过信号调理模块8的硬件滤波和放大。当DSP数字信号处理器10收到上位机的开始采样命令时，DSP数字信号处理器10控制外扩的AD数据采集卡9开始采样，AD数据采集卡9将巴克豪森噪声的模拟量转化为数字信号后送到DSP，然后DSP对采集的数据进行算法处理，取巴克豪森信号的特征值，并通过UART以一定的帧格式发送给上位机。

电源模块5由蓄电池提供+24V的供电电压，然后经过DC-DC等电源转换模块提供各个模块电路需求的电源。如功率放大器需要±24V供电，信号调理电路需要±15V供电，SDRAM、FLASH和DSP需要3.3V供电等。

整个系统实现了对巴克豪森信号的实时采集和处理，具有高效的数据处理能力和较好的实时性能，整体性能非常优越。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于DSP的巴克豪森的应力检测模块，其特征在于：包括电源模块(5)、信号输入模块、与被测对象(3)相连的用来产生磁信号的磁化器、与被测对象(3)相连的将产生的磁信号转化为电压信号输出的传感器模块(4)、接收传感器模块(4)输出的信号并对信号进行处理的信号处理采集模块和对实时采集的数据进行计算处理的DSP数字信号处理器(10)；所述被测对象(3)为铁磁材料。

2.根据权利要求1所述的基于DSP的巴克豪森的应力检测模块，其特征在于：所述信号输入模块包括信号发生器(6)和对信号进行放大的功率放大器(7)。

3.根据权利要求1所述的基于DSP的巴克豪森的应力检测模块，其特征在于：所述磁化器包括与被测对象(3)相连的铁氧化磁轭(2)和磁化线圈(1)。

4.根据权利要求1所述的基于DSP的巴克豪森的应力检测模块，其特征在于：所述信号处理采集模块包括与传感器模块(4)输出依次相连的信号调整模块(8)和AD数据采集卡(9)。

5.根据权利要求1所述的基于DSP的巴克豪森的应力检测模块，其特征在于：所述传感器模块(4)包括接收线圈。

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