[发明专利]高速铁路铁轨应力检测装置

权利要求书

1.一种高速铁路铁轨应力检测装置，其特征在于，包括：微控制单元MCU、第一FPGA处理电路、超声波发送探头、至少两个超声波接收探头、传感器采集电路、第二FPGA处理电路、功放驱动电路、输出变压器和输入变压器；

所述第二FPGA处理电路分别与所述MCU和所述超声波发送探头电连接，用于接收所述MCU发送的控制指令，并根据所述控制指令选择预设波形，以便将预设波形的样点发送至所述超声波发送探头；

所述MCU用于根据接收的指令信息生成控制指令，并将所述控制指令发送至所述超声波发送探头；

所述超声波发送探头与所述MCU电连接，用于接收所述控制指令并根据所述控制指令向高速铁路铁轨发送超声波信号，以便所述超声波信号在所述高速铁路铁轨中传播；

所述功放驱动电路分别与所述第二FPGA处理电路和所述超声波发送探头电连接，用于接收所述预设波形的样点并对所述预设波形的样点进行放大和提高功率处理，并将处理后的发送能量发送至所述超声波发送探头；

所述功放驱动电路与所述超声波发送探头之间设置有所述输出变压器，用于对所述功放驱动电路发送的所述发送能量的电压进行升压处理，以使得升压处理后的电压为所述超声波发送探头需要的第一预设电压；

两个所述超声波接收探头分别设置与所述超声波发送探头相隔预设距离的位置上，用于接收高速铁路铁轨传播的所述超声波信号并将所述超声波信号发送至所述第一FPGA处理电路；

两个所述超声波接收探头和所述第一FPGA处理电路之间分别设置有所述输入变压器，用于对所述超声波接收探头发送的所述超声波信号的电压进行降压处理，以使得降压后的电压为所述第一FPGA处理电路需要的第二预设电压；

所述第一FPGA处理电路分别与两个所述超声波接收探头电连接，用于接收高速铁路铁轨传播的所述超声波信号，对所述超声波信号进行滤波和FFT分析，计算两次超声波信号的接收时差，并根据所述接收时差确定所述高速铁路铁轨的绝对应力值；

所述传感器采集电路与所述MCU电连接，用于在检测到所述超声波发送探头的预设参数不符合预设条件时，对所述预设参数进行实时补偿；所述预设参数包括：温度和应力值。

2.根据权利要求1所述的高速铁路铁轨应力检测装置，其特征在于，还包括放大滤波电路；

所述放大滤波电路分别与所述输入变压器和所述第一FPGA处理电路电连接，用于接收所述输入变压器降压后的所述超声波信号并对所述超声波信号进行放大和滤波处理。

3.根据权利要求2所述的高速铁路铁轨应力检测装置，其特征在于，还包括模拟数字转换器ADC采样电路；

所述ADC采样电路分别与所述放大滤波电路和所述第一FPGA处理电路电连接，用于接收所述放大滤波电路处理过的所述超声波信号并将所述超声波信号从模拟信号转换为数字信号。

4.根据权利要求3所述的高速铁路铁轨应力检测装置，其特征在于，还包括保护电路；

所述保护电路分别与所述MCU、所述第一FPGA处理电路、所述超声波发送探头、所述超声波接收探头、所述第二FPGA处理电路、所述功放驱动电路、所述输入变压器、所述输出变压器、所述放大滤波电路及所述ADC采样电路电连接，用于在检测到上述电路中电压、电流或者功率超出预设值时，自动切断电路。

5.根据权利要求1所述的高速铁路铁轨应力检测装置，其特征在于，还包括存储模块和电源模块；

所述存储模块与所述第一FPGA处理电路电连接，用于将所述第一FPGA处理电路接收的所述超声波信号进行存储及将所述第一FPGA处理电路处理得到的所述高速铁路铁轨的绝对应力值进行存储；

所述电源模块，用于为整个检测装置提供电源。

6.根据权利要求1所述的高速铁路铁轨应力检测装置，其特征在于，所述传感器采集电路包括：温度传感器和应力传感器。