철도 레일 현장 적용을 위한 바크하우젠 노이즈 프로브 및 신호처리 회로 연구

Abstract

본 연구는 레일의 잔류응력을 측정하기 위한 바크하우젠 노이즈(Barkhausen noise; BHN) 프로브와 신호처리 회로를 개발하기 위하여 수행되었다. 유한요소법을 적용하여 레일에 적합한 바크하우젠 노이즈 프로브 개발에 필요한 설계 파라미터들을 검토하였다. 유한요소해석 결과를 바탕으로 철 재질의 요크에 대하여가진 코일과 검출 코일로 구성되는 바크하우젠 노이즈 프로브를 제작하였다. 바크하우젠 노이즈 신호 검출에 필요한 신호발생기, 필터, 앰프 등과 같은 신호처리 회로를 프로브에 내장할 수 있도록 소형으로 제작하였다. AD/DA 변환기, 라즈베리 파이, 신호처리 회로 내장 바크하우젠 노이즈 프로브로 구성되는 레일 잔류응력 측정장치를 구성하였다.

This study was conducted to develop a Barkhausen noise (BHN) probe and its signal processing circuit to measure the residual stress of rail. The design parameters of the developed BHN probe were analyzed using the finite element method. Based on the finite element analysis, the BHN probe comprising iron yoke and driving and detecting coils was fabricated. For detecting BHN signals, small signal processing circuits comprising signal generators, filters, and amplifiers were developed and embedded in the proposed BHN probes. Moreover, a measuring device comprising a BHN probe with a signal processing circuit, an AD/DA converter, and Raspberry Pi was constructed.