[发明专利]一种基于超声导波的钢轨损伤判断方法

说明书

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种基于超声导波的钢轨损伤判断方法。

背景技术

铁路在我国承担着人员交通运输和货物运输的重要任务，是人们出行选择的重要交通工具之一。随着高速铁路的迅速发展，无缝线路得到了广泛地应用，对钢轨断裂状态检测的实时性、检测效率等提出了新要求。同时对于钢轨损伤判断的准确性也提出了新要求，现有的损伤判断方法不能满足这一新要求。现有的钢轨损伤判断方法主要依靠对检测信号的幅值大小进行对比，该方法存在检测准确性低的问题。若钢轨存在损伤没有及时检测出来，将对列车的行车安全构成重大的安全隐患，就很有可能造成列车的脱轨以及倾覆等重大的安全事故，进而造成人员伤亡和巨大的财产损失。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于超声导波的钢轨损伤判断方法，解决了现有技术中钢轨损伤判断方法检测准确性低、可靠性低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于超声导波的钢轨损伤判断方法，具体按照以下步骤实施；

步骤1.控制器激励安装在钢轨轨腰处的超声波传感器产生超声导波信号；

步骤2.产生的超声导波信号经钢轨传播至接收端的超声波传感器；

步骤3.接收端的超声波传感器将接收到的超声导波信号送AD前端调理电路处理，得到所需频率和幅值的超声导波信号；

步骤4.将步骤3中得到所需频率和幅值的超声导波信号经AD采集后，得到离散的超声导波信号；

步骤5.将离散的超声导波信号分成两路，一路离散的超声导波信号经处理器进行小波变换做滤波处理后，经希尔伯特变换进行包络提取，将提取的包络信息进行存储，进行包络对比，得到包络对比结果；将另一路离散的超声导波信号送处理器进行FFT变换提取信号的幅值，进行幅值与阈值比较，得到幅值与阈值的比较结果；

步骤6.将包络对比结果和幅值与阈值的比较结果进行逻辑与处理，得到钢轨损伤判断结果。

本发明的特点还在于，

步骤5中得到的包络对比结果具体按照以下步骤实施；

1)设检测区间内钢轨无损伤时接收端超声波传感器收到的超声导波信号经AD采集后为x₀(n)，经离散小波变换后的信号为离散希尔伯特变换提取超声导波信号的包络记为

2)设接收端超声波传感器收到的超声导波信号经AD采集后为x₁(n)，经离散小波变换后的信号为离散希尔伯特变换提取超声导波信号的包络记为

3)将提取的包络和进行计算：

其中，R(n)为两个时间序列的相关系数，m,N均表示时间序列的长度，式(1)求出的是归一化的相关系数，根据(1)式得：

式(2)中，y₀＝0表示检测区间内钢轨没有损伤，y₀＝1则表示有损伤；

步骤5中得到的幅值与阈值的比较结果具体按照以下步骤实施；

1)接收端超声波传感器接收3～6次超声导波信号，收到的超声导波信号均经AD采集后送处理器进行FFT变换提取每次超声导波信号的最大幅值，将所有最大幅值取平均后得到阈值A；

2)将每次接收端超声波传感器收到的超声导波信号经AD采集后送处理器进行FFT变换提取信号的幅值为A_max；

3)将接收到的超声导波信号幅值A_max与阈值A进行比较；

式(3)中，y₁＝0表示检测区间内钢轨没有损伤，y₁＝1表示有损伤。

步骤6中具体按照以下步骤实施；

步骤6.1将步骤5中包络对比结果和信号幅值与阈值的比较结果进行逻辑与处理，并输出最终判定结果z，则有：

z＝y₀and y₁     (4)

式(4)中，z＝0表示检测区间内钢轨没有损伤，z＝1表示有损伤；

步骤6.2若步骤6.1中的z＝0时，回到步骤5重新依次执行，继续检测检测区间内钢轨是否有损伤，若步骤6.1中的z＝1时，则判定检测区间内钢轨有损伤。