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基于电磁超声表面波的钢轨轨头缺陷检测方法的研究
| 论文题名： | 基于电磁超声表面波的钢轨轨头缺陷检测方法的研究 |
| 关键词： | 钢轨轨头;缺陷识别;电磁超声表面波;检测装置;硬件设计;小波变换;消噪算法 |
| 摘要： | 随着近年来高铁建设的不断推进以及铁路运输的日益繁忙，钢轨尤其是轨头部分的缺陷日益增多，严重影响行车安全。常规检测方法如压电超声、涡流、漏磁及机器视觉等，均存在一定的缺点，无法完成钢轨轨头缺陷的有效检测。而电磁超声表面波具有无需耦合剂、检测效率高、检测速度快、检测范围广等优点，因此进行基于电磁超声表面波的钢轨轨头缺陷检测方法的研究，对保障铁路安全有重要的理论意义和实用价值。 本文在深入研究表面波钢轨轨头缺陷检测的原理与方法基础上，通过与压电超声相比较，针对钢轨轨头常见的缺陷形式，设计了基于电磁超声表面波的钢轨轨头缺陷检测总体方案。 设计了基于电磁超声表面波的钢轨轨头缺陷检测装置，实现了钢轨轨头缺陷的有效检测。完成了表面波发射接收电路、数据采集电路等硬件设计，实现了表面波的发射、接收及采集；利用实验室现有的电磁超声信号采集及分析平台，完成了装置的软件设计，实现了硬件电路控制和数据存储。 设计了电磁超声窄带表面波线圈，利用三种频率的窄带表面波检测钢轨上裂纹、核伤、竖直孔以及水平孔等缺陷，实现钢轨轨头不同位置缺陷的有效检测；采用电磁超声宽带表面波线圈，对钢轨轨头上不同深度的矩形槽及不同直径的竖直孔进行检测，为两种缺陷的识别奠定了实验基础。 完成了基于电磁超声表面波的钢轨轨头缺陷检测及识别算法。采用基于小波变换的阈值消噪算法，对接收回波进行消噪处理；采用FFT和小波包能量谱方法对接收回波进行频谱分析，并提取回波中心频率、中心频率处能量以及小波包能量等特征；最后采用支持向量机的方法，利用提取的特征，构建缺陷分类器，实现了钢轨轨头上矩形槽和竖直孔两种缺陷形式的有效识别。 |
| 作者： | 米武军 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王淑娟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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