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基于交流电磁场的钢轨踏面斜裂纹定量检测仪器研发
| 论文题名： | 基于交流电磁场的钢轨踏面斜裂纹定量检测仪器研发 |
| 关键词： | 钢轨检测;斜裂纹;交流电磁场;BP神经网络 |
| 摘要： | 钢轨踏面斜裂纹萌生于轨距角处，其发展到一定深度后会快速扩展导致钢轨轨头横向断裂，严重威胁行车安全。本文针对钢轨踏面斜裂纹定量检测需求，引入交流电磁场检测技术，建立钢轨踏面斜裂纹ACFM检测理论及仿真模型，重点研究不同垂直角度及不同尺寸斜裂纹的电磁场畸变规律，开发基于BP神经网络的斜裂纹定量识别算法，设计开发钢轨检测单探头及钢轨仿形阵列检测探头，研制ACFM检测仪，最终开发钢轨踏面斜裂纹ACFM检测仪器系统，为钢轨踏面斜裂纹的有效定量评估提供一种新的手段。论文主要研究内容总结如下： (1) 钢轨踏面斜裂纹ACFM检测理论研究及仿真分析 基于ACFM检测技术原理，探究钢轨踏面斜裂纹检测理论，构建斜裂纹ACFM检测仿真模型，对比不同扫查方式下的斜裂纹特征信号，分析不同角度和不同尺寸斜裂纹附近的感应电流分布及电磁场畸变规律，为斜裂纹的判定及定量评估奠定理论基础。 (2) 钢轨检测单探头及钢轨仿形阵列探头设计开发 根据钢轨踏面斜裂纹分布规律，设计磁芯结构，优化激励模块参数，设计信号处理电路，并完成磁场传感器选型，设计钢轨检测单探头；进一步仿真确定阵列磁芯结构，对阵列传感器进行选型并确定其最优间距，根据轨距角结构完成仿形阵列探头开发。 (3) 钢轨踏面斜裂纹ACFM检测仪器系统开发 针对钢轨踏面斜裂纹的检测需求，设计钢轨探伤扫查架，对 ACFM 检测仪进行设计，依据高速检测需求设计集成有效值电路，开发基于BP神经网络的斜裂纹定量识别算法，开发斜裂纹检测软件系统，最终完成钢轨踏面斜裂纹ACFM检测仪器系统搭建。 (4) 钢轨踏面斜裂纹ACFM检测仪器测试 基于钢轨踏面斜裂纹ACFM检测仪器，开展实验测试，对不同长度、深度和角度的斜裂纹进行检测，并开展高速检测实验。结果表明，检测仪器及定量识别算法可实现对斜裂纹的有效检测和定量评估，并能够在最高120km/h的检测速度下实现斜裂纹的检出。 |
| 作者： | 朱玉凯 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国石油大学(华东) |
| 学位年度： | 2021 |
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