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基于轮轨运动的裂纹声发射信号去噪方法研究
| 论文题名： | 基于轮轨运动的裂纹声发射信号去噪方法研究 |
| 关键词： | 高速铁路;钢轨损伤;裂纹检测;声发射信号;去噪方法;轮轨运动 |
| 摘要： | 声发射检测技术作为一种动态无损检测方法，具有敏感性、快速性、实时性等特点，已应用于压力容器、金属结构、岩石探伤等方面，并取得很好的效果，适合用于钢轨裂纹的动态检测。区别于传统的超声和电磁感应钢轨探伤方法，能够提高工作效率，减小成本，为我国高速铁路的飞速发展加强安全保障。但是目前将声发射技术用于钢轨损伤裂纹检测的还很少，由于声发射检测技术敏感性强，容易受噪声干扰，车速较大时噪声幅值较大致使有效信号淹没，所以对声发射信号去噪必不可少，是后续的钢轨裂纹声发射信号特征提取与分析工作顺利进行的前提。 本文在模拟轮轨接触运动实验设备基础上，对实测信号进行分析与处理，得到适用于不同速度的钢轨损伤裂纹信号去噪方法。1）提出铅芯碾压信号模拟实际钢轨裂纹信号作为有效声发射信号的实验方法，并论证了该模拟方法的可行性；2）基于典型声发射信号的特征，分析了不同速度下实测声发射信号的统计特性和时频特性，以及速度对以上特性的影响，确定去噪问题的关键和难点；3）提出基于卡尔曼滤波的有效声发射信号检测去噪方案，建立噪声信号AR模型及噪声信号状态方程，去噪后能够检测到有效声发射信号的发生时间、波形和信号前后时刻的关系；4）为进一步确定有效信号的幅值，提出有效信号提取去噪方案，分别建立噪声AR模型和有效信号时变参数AR模型，建立有效信号状态方程，直接对有效信号进行估计，进而达到提取有效声发射信号的目的。经实验实测数据分析与去噪，证明本文提出的方法可以用于钢轨裂纹声发射信号去噪，在检测裂纹发生的基础上可以达到提取裂纹声发射信号的目的，并由模型精度对去噪效果的影响分析，证明本文提出的去噪方法同样适用于超出实验范围的高速情况。 |
| 作者： | 郝秋实 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 沈毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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