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基于超声导波的钢轨轨底结构健康监测技术研究
| 论文题名： | 基于超声导波的钢轨轨底结构健康监测技术研究 |
| 关键词： | 钢轨轨底;结构健康监测;系统设计;超声导波 |
| 摘要： | 随着铁路建设飞速发展，铁路安全性问题日益引人关注。铁路线中大量钢轨长期在动态重载荷下服役，易出现腐蚀、变形、磨损、裂纹甚至断裂，严重影响行车安全。目前以超声检测为主要手段的钢轨无损检测技术，存在对钢轨轨底边缘区域的检测盲区。基于超声导波的钢轨轨底结构健康监测技术，结合了超声导波和结构健康监测两者的优点，通过将超声导波换能器永久地安装在钢轨轨底固定位置，能在不影响列车正常运行的情况下实时地检测整个钢轨轨底的结构完整性，不需要额外的人力和时间投入，极大地提高了检测效率，具有无可比拟的优势。本文以基于超声导波的钢轨轨底结构健康监测技术为研究对象，分析研究了适于钢轨轨底的磁致伸缩超声导波换能器;研究了超声导波轨底监测中的影响因素及具体表现，提出了一种针对钢轨轨底，并能克服多种影响因素、追踪信号变化、捕捉和提取缺陷的监测算法;提出了一种超声导波钢轨轨底监测系统的实现方案，开发了多通道超声导波钢轨轨底结构健康监测系统。具体研究工作包括: 第一章，论述了钢轨轨底结构健康监测的重要性，系统总结了钢轨无损检测国内外研究和发展现状，明确了当前超声导波钢轨轨底监测中存在的问题，为后续研究指明了方向。 第二章，分析了超声导波的基本概念及其特性、适于轨底检测的超声导波模态和频率，研究了磁致伸缩导波换能器的设计和布局方案，实验探索了磁致伸缩超声导波检测轨底缺陷的可行性。 第三章，理论分析和实验研究了钢轨轨底结构健康监测中温度、系统电源、超声导波换能器特性和钢轨自身结构等因素对监测的影响。 第四章，一方面提出了基于参考信号相减、温度补偿的克服监测影响因素的算法，一方面提出了基于衰减补偿、幂运算和SVD的缺陷自动追踪和提取算法，实验研究了将两者结合起来的监测算法在钢轨轨底监测中的可行性。 第五章，根据监测系统的功能目标和总体方案，开发了超声导波钢轨轨底结构健康监测系统。在铁轨现场安装了监测系统，以测试系统在实际应用中的稳定性。 第六章，总结了本论文的研究成果，对后续的研究工作进行展望。 |
| 作者： | 杨臻垚 |
| 专业： | 电子信息技术及仪器 |
| 导师： | 唐志峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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