韩　辉，郭施霖，张　旗

(1．沈阳理工大学机械工程学院，辽宁沈阳　110159；2．营口供电公司，辽宁营口　115000)

1　高速机车车轴探伤系统构成

高速机车车轴超声探伤系统由单片机、超声波发射模块、超声波接收模块、高速AD采集模块和PC机组成，总体设计框图如图1所示。

图1　探伤系统总体框图

由PC机控制单片机使超声波发射模块产生高压负脉冲激励探头组产生超声波；经过车轴内部反射的回波信号通过接收预处理电路进行限幅、前置放大、模拟滤波等处理，使超声波信号处于高速采集模块的模拟信号输入范围内，进行高速AD采集；转换后的原始数字信号通过USB接口发送给PC机，实现显示、分析及输出打印等功能。

在实际应用中发现，经高速AD采集的原始数字信号仍无法直接用于缺陷检测，原因主要为：

(1)前置模拟滤波器无法完全消除噪声干扰，导致原始数字信号中含有较强的高频噪声，污染了有效回波；

(2)原始数字信号为射频信号，不能直观获得其时域特征值，无法直接用于缺陷定位与定量。

所以，将在上位机中对原始数字信号进行数字滤波、包络提取并进行A型显示，以提取其时域特征，并完成缺陷判定。

2　超声回波信号的数字滤波

2．1滤波器参数选择

图2　原始数字信号

探伤系统采集的原始数字信号如图2所示。从图2中可以看出原始数字信号中含有较强的高频干扰，噪声水平达到满量程的20%，其主要成分包括电子电路噪声、车轴的材料噪声和现场的环境噪声等。这些噪声在探伤过程中随机出现，且频带较宽，而有效回波信号则主要集中于探头固有频率所在频段，所以为了更好的滤除噪声，应选择带通滤波器。……