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钢轨缺陷超声信号的识别及检测装置的设计
| 论文题名： | 钢轨缺陷超声信号的识别及检测装置的设计 |
| 关键词： | 钢轨;缺陷识别;超声信号;检测装置 |
| 摘要： | 铁路是日常生活中重要的交通工具，一旦发生事故，就会造成严重的生命和财产损失。因此，保证铁路的安全运行，一直是各个国家的重要任务。定期对钢轨进行检测，对减少重大事故的发生具有重要的现实意义。为了实现在高速状态下探伤，本文设计了一台简单的钢轨检测装置，该装置可以达到10km/h的探伤速度。为了确保能够正常检测，本文设计的检测装置必须满足以下三个要求：具有一定的探伤速度、保证探头与钢轨有效的耦合、实现缺陷信号的高速采集等。 超声信号中往往含有大量的噪声，如何在背景噪声条件下提取缺陷一直是超声信号处理的一大难题。分离谱技术因能显著提高信噪比，一直在超声信号处理中占有重要地位，但是该技术受滤波器组的数目、带宽、频率间隔等参数的影响较大，因此至今仍然无法在工程界得到广泛的推广。本文基于分离谱技术的思想，构建了变带宽时频分析的处理方法，并确定了最优信噪比下的重构方法，即极性阀值法和最小值法相结合的方法。基于缺陷信号的波形、频率等特征，构建了缺陷信号模型，并利用仿真缺陷信号对实际超声信号进行相关滤波处理，以提取缺陷信号特征。在钢轨探伤中，缺陷回波的频率会集中在探头中心频率的附近，然而噪声的频率是随机的，所以噪声的能量也往往比缺陷信号能量低。基于WVD时频能量变换，对超声信号进行处理，以排除噪声干扰。本文将上述三种方法组合起来，构成时频分析三步法，可以同时提高缺陷检出率和信噪比。 本文分别用超声0°探头、37°探头以及70°探头对位于不同部位的钢轨孔缺陷和裂纹进行检测，并将实际超声信号进行三步时频分析处理，从处理后的信号中能够快速的识别出孔缺陷和裂纹缺陷。 |
| 作者： | 王潇漫 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 于刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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