[發明專利]一種基于導波檢測鐵軌缺陷的系統及方法

在審

• 申請號: 202110436051.9
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113295766A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 鄧成呈;熊俊杰;吳海騰;黎勇躍
• 申請（專利權）人: 杭州申昊科技股份有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 杭州周林知識產權代理事務所(普通合伙) 33439
• 代理人: 閆家偉

本發明公開了一種基于導波檢測鐵軌缺陷的方法，包括：繪制標準頻散曲線和缺陷曲線，并保存到缺陷信息知識庫；獲取待測鐵軌缺陷信號曲線，根據缺陷信息知識庫確定待測鐵軌的缺陷類型，并在缺陷信號曲線上標記缺陷位置坐標；根據缺陷位置坐標確定待測鐵軌的缺陷位置。通過建立缺陷信息知識庫，將鐵軌的缺陷信號曲線代入缺陷信息知識庫，即可識別鐵軌的缺陷類型和缺陷位置，有利于將鐵軌的缺陷檢測標準化推廣，同時本發明還公開了一種基于導波檢測鐵軌缺陷的系統，適用于鐵軌實地檢測，檢測范圍廣。

技術領域

本發明涉及軌道檢測技術領域，特別涉及一種基于導波檢測鐵軌缺陷的系統及方法。

背景技術

隨著軌道交通的迅猛發展，定期對鐵軌進行安全檢測對于保障軌道交通的運營安全具有重要的作用。其中鐵軌的缺陷檢測存在眾多的方法，如目視檢測、機器視覺檢測、渦流、超聲波等。由于運營線路長，線路條件復雜，缺乏對于鐵軌鋼軌缺陷的有效檢測，其中目視檢查工作量大，需要大量有經驗的工作人員，機器視覺檢測只能檢測鐵軌表面的缺陷，對于圖像的分析處理工作量巨大，需要開發相應的檢測算法，對于渦流檢測，只能實現對鐵軌表面和近表面的缺陷進行檢測，檢測的結果容易受到材料的本身和其他因素的千擾。

超聲檢測是一種傳統的無損檢測技術，由超聲檢測演變出的電磁超聲導波檢測技術克服了常規超聲檢測技術需要逐點耦合的弊端，其具有單點激勵長距離檢測的獨特優勢，理想條件下其一次檢測距離可達百米以上，檢測效率得到極大提升，現已逐漸獲得國內外無損檢測研究人員的青睞，并成為一大研究熱點。但現有鐵軌道導波檢測技術，對不同缺陷類型的識別困難，檢測方法難以標準化。

發明內容

本發明提供了一種基于導波檢測鐵軌缺陷的方法，通過繪制標準頻散曲線和缺陷曲線創建缺陷信息知識庫，在檢測時，獲取待測鐵軌的缺陷信號曲線代入信息知識庫，即可快速識別缺陷類型和定位缺陷位置，方法科學有利于鐵軌標準化檢測的發展。本發明還有一個目的是提供了一種基于導波檢測鐵軌缺陷的系統，基于上述方法，可用于鐵軌現場檢測，結構簡單，測量范圍廣。

本發明的技術方案為：

一種基于導波檢測鐵軌缺陷的方法，包括：

繪制標準頻散曲線和缺陷曲線，并保存到缺陷信息知識庫；

獲取待測鐵軌缺陷信號曲線，根據缺陷信息知識庫確定待測鐵軌的缺陷類型，并在缺陷信號曲線上標記缺陷位置坐標；

根據缺陷位置坐標確定待測鐵軌的缺陷位置。

優選的是，繪制標準頻散曲線包括如下步驟：

取一段完整鐵軌，激勵信號的中心頻率分別為20kHz、40kHz、50kHz、60kHz、80kHz，接收鐵軌端面的回波特性曲線；

選取信噪比最高的回波特性曲線對應的中心頻率作為標準導波頻率；

對鐵軌的橫截面做有限元離散得到多個離散單元，獲取節點坐標和單元坐標；

通過剛度矩陣計算和質量矩陣計算得到標準導波在鐵軌中傳播的波動方程；

對波動方程求解，得到相速度和群速度；

根據相速度和群速度繪制標準頻率導波下的頻散特性曲線，作為標準頻散曲線。

優選的是，缺陷曲線通過如下步驟得到：

取不同缺陷部位、不同缺陷類型的鐵軌，利用有限元分析軟件，繪制標準頻率導波下的頻散特性曲線，作為缺陷頻散曲線；

將缺陷頻散曲線與標準頻散曲線相減，得到缺陷曲線。

優選的是，缺陷部位包括軌頭缺陷、軌腰缺陷和軌底缺陷；

缺陷類型包括裂紋、腐坑、折疊、焊接缺陷。