W diagnostyce szyn kolejowych powszechnie stosowane są obecnie metody ultradźwiękowe oraz metody indukcyjne, wykorzystujące indukcje magnetyczną w celu wykrycia zmian pola magnetycznego w otoczeniu szyny, powodowanych obecnością nieciągłości geometrycznych, takich jak pęknięcia. Konwencjonalne badanie ultradźwiękowe wykorzystują koła [3] lub sanie [2] wypełnione wodą, wyposażone w szereg czujników piezoelektrycznych. Czujniki ultradźwiękowe są umieszczone pionowo (rys. 1) ponad główką szyny, pracują w trybie impulsowym skan B (ang. B-scan) [7] w celu detekcji wad poziomych oraz pod kątem θ = 70° do normalnej do powierzchni jezdnej w celu detekcji wad poprzecznych.
This paper presents an innovative method for measuring the time delay of ultrasonic waves. Pulse methods used in the previous studies was characterized by latency. The method of phase correlation, presented in this article is free from this disadvantages. Due to the phase encoding with the use of Walsh functions the presented method allows to obtain better precision than previous methods. The algorithm to measure delay of the reflected wave with the use of microprocessor ARM Cortex M4 linked to a PC has been worked out and tested. This method uses the signal from the ultrasonic probe to precisely determine the time delay, caused by the propagation in medium, possible. In order to verify the effectiveness of the method a part of the measuring system was implemented in LabVIEW. The presented method proved to be effective, as it is shown in presented simulation results.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł prezentuje innowacyjną metodę pomiaru czasu opóźnień fali ultradźwiękowej. Metody impulsowe stosowane w dotychczasowych badaniach charakteryzują się latencją, której to wady pozbawiona jest metoda splotu z sygnałem odwrotnym. Przedstawiona metoda pozwoliła uzyskać lepsze wyniki niż te uzyskane dotychczasowymi metodami. Opracowano i przetestowano algorytm pomiaru opóźnienia fali odbitej za pomocą układu mikroprocesorowego ARM CORTEX M4 sprzężonego z komputerem PC. Metoda wykorzystując sygnał z głowicy ultradźwiękowej umożliwiła precyzyjne wyznaczenie opóźnienia wywołanego czasem propagacji fali ultradźwiękowej w ośrodku. W celu weryfikacji skuteczności metody część układu pomiarowego zrealizowano w programie LabVIEW. Prezentowana metoda okazała się skuteczna, co potwierdzają zaprezentowane w pracy wyniki symulacji.
EN
This paper presents an innovative method for measuring the time delay of ultrasonic waves. Pulse methods used in the previous studies is characterized by latency, The method of inverse wave convolution, presented in the article is free from this disadvantages. The presented method allows to obtain better results than those obtained with previous methods. The algorithm of the delay measurement of reflected wave with the microprocessor ARM Cortex M4 coupled with a PC has been worked out and tested. This method use the signal from the ultrasonic probe to make precise determination of time delay caused by the propagation of the resort, possible. In order to verify the effectiveness of the method a part of the measuring system was implemented in LabVIEW. The presented method proved to be effective, as is confirmed in the presented simulation results.
Artykuł prezentuje metodę optymalizacji parametrów modulatora ultradźwiękowego układu pomiaru odległości. W celu optymalizacji wprowadzono parametry sygnału służące jako kryterium optymalizacyjne. Przedstawione wyniki badań dotyczą parametrów modulacji fazy jak i częstotliwości. W artykule zestawiono wyniki tradycyjnych metod detektorów progowych z metodami korelacyjnymi z modulatorami fazy i częstotliwości. Układ pomiarowy zaimplementowano na mikrokontrolerze z rdzeniem ARM® Cortex™-M4 a sam układ analizy danych zabudowano na bazie programu LabVIEW. Wyniki badań pozwoliły na ustalenie optymalnych parametrów samego sygnału modulatora jak i binarnego ciągu modulującego, dla którego dane pomiarowe były maksymalnie jednoznaczne przy zachowaniu kryterium minimalnego błędu pomiaru odległości.
EN
Ultrasonic time of flight (TOF) measurement methods are commonly used. The methods can be used for distance measurement in a liquid environment, for example water, glycerol or other environments in which ultrasonic wave can propagate. The correlation measurement method based on signal analysis can be used for such measurements. The signal analysis takes into account the signal emitted by a transmitter and the signal received in a receiver. The analysis is based on calculation of correlation between the signals. If the emitted signal propagates in liquid environment, the signal received in the receiver can be distorted because the ultrasonic wave can be reflected in such environment due to various factors. This paper presents a method to optimize the parameters of an ultrasonic distance measuring system modulator. For the purpose of optimization the parameters of the signal were introduced as a criterion for optimization. In the paper the results obtained with the traditional threshold detector methods are compared with those obtained by the correlation methods with phase and frequency modulators. The measuring system was implemented on a microcontroller core ARM ® Cortex ™-M4 and was connected to the system of data analysis based on LabVIEW. The results allowed us to determine the optimal parameters of the signal modulator and the binary code modulator, for which the data were maximally unambiguous with maintaining the criterion of a minimum distance measurement error.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents visualization of the degree of steel anchor adhesion. The paper describes two effective methods used in signal processing. The steel anchor is inserted in the rock mass by means of glue on the whole length of the glued surface. On many occasions as a result of the variable structure of rock mass, the insertion fails to include the whole length of glued surface. The determining of the quality of anchor fastening is important to estimate the construction endurance of sidewalk casing. Ultrasound imaging can improve the result by describing the strain and the state of local stress in the steel anchor. Reflection coefficients of impulse response were mapped by 2-dimensional view of the anchor cutting plane. The map can be used to estimate stress at the investigated points. The map can also be used to image insertion failures.
PL
W artykule przedstawiono problematykę związaną z wizualizacją stanu wklejenia kotwy stalowej w górotwór. Pręt stalowy stanowiący kotew zostaje wklejony w górotwór na całej długości lub tylko na końcu wpuszczonym w ścianę górotworu. W wielu przypadkach wklejenie to nie występuje na całej długości klejonej powierzchni kotwi. Niejednokrotnie w procesie eksploatacji kanał wklejenia kotwi ulega przesunięciu na skutek uskoków górotworu. W ekstremalnych przypadkach uskok może doprowadzić do ścięcia kotwi. Wszystkie uszkodzenia mają znaczący wpływ na wytrzymałość konstrukcji nośnej obudowy chodnika. Wyznaczenie jakości zamocowania kotwi utrudnia fakt, iż metoda musi być nieniszcząca i nieinwazyjna, a dostęp do niej jest tylko od strony wystającego końca z ściany chodnika. Metoda wizualizacji uszkodzenia kotwi oparta jest na analizie fali ultradźwiękowej rozchodzącej się w niej na skutek wymuszenia ukierunkowanym impulsem fali ultradźwiękowej.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.