【摘要】：隨著鐵路里程和運(yùn)力的不斷增長(zhǎng),我國(guó)軌道交通安全監(jiān)測(cè)壓力日趨增加,對(duì)鋼軌無(wú)損探傷的需求也迅速增加,目前鋼軌無(wú)損探傷的主流技術(shù)是傳統(tǒng)的壓電超聲技術(shù),其探傷速度已經(jīng)發(fā)展到接近極限。近年來(lái)由于電磁超聲技術(shù)(Electromagnetic Acoustic Technology,EMAT)的發(fā)展,該技術(shù)相對(duì)壓電超聲探傷速度快的優(yōu)勢(shì)日益突出。但EMAT有電磁超聲傳感器換能效率低,信號(hào)微弱的缺點(diǎn),此外,EMAT的高速無(wú)損探傷優(yōu)勢(shì)需要高速信號(hào)處理的支持,這些問(wèn)題在一定程度上限制了EMAT在鋼軌無(wú)損檢測(cè)上的應(yīng)用。本論文從電磁超聲傳感器和電磁超聲信號(hào)處理兩個(gè)方面出發(fā),對(duì)電磁超聲鋼軌無(wú)損探傷系統(tǒng)的進(jìn)行了綜合研究和試驗(yàn)驗(yàn)證,完成了滿(mǎn)足應(yīng)用性能要求的電磁超聲傳感器及其信號(hào)處理算法。具體研究?jī)?nèi)容與成果如下:本文利用GUIGUW對(duì)Lamb電磁超聲傳感器的頻散特性進(jìn)行了理論計(jì)算,并利用COMSOL多物理場(chǎng)有限元分析軟件對(duì)當(dāng)前研究相對(duì)較少的Lamb波和SV斜入射電磁超聲傳感器進(jìn)行了模型建立和仿真分析,根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)這兩類(lèi)傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和優(yōu)化,設(shè)計(jì)完成了Lamb波和SV斜入射電磁超聲傳感器。本文設(shè)計(jì)并通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)了小波降噪算法,解決了電磁超聲信號(hào)小,信噪比低的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)電磁超聲信號(hào)的降噪處理過(guò)程的算法仿真,證明了與一般的信號(hào)降噪處理算法相比,本文設(shè)計(jì)的小波閾值降噪算法,信噪比最高提高了16.2 d B。同一般小波算法相比,本文采用的FPGA抽取和插值濾波器實(shí)現(xiàn)方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)算量顯著減小,能夠滿(mǎn)足信號(hào)處理實(shí)時(shí)性的要求。本文搭建了的專(zhuān)用試驗(yàn)平臺(tái),實(shí)際驗(yàn)證了設(shè)計(jì)完成的電磁超聲傳感器和小波降噪信號(hào)處理算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本論文設(shè)計(jì)的傳感器和算法都能很好完成滿(mǎn)足鋼軌無(wú)損探傷的性能要求。
【圖文】：

圖 1-1 電磁超聲軌道檢測(cè)[16 ]烏克蘭的 Sebko，Suchkov 等人進(jìn)行了電磁超聲剪切該實(shí)驗(yàn)并未檢測(cè)具體的鋼軌缺陷，只得出對(duì)于檢測(cè)鋼1.5 MHz電磁超聲頻率的探頭[17]。英國(guó)華威大學(xué)的 Dixon，Edwards，X. Jian 等人對(duì)鋼

圖 2-5 靜磁場(chǎng)鋼軌仿真整體模型面 Lamb 電磁超聲傳感器設(shè)計(jì)與仿真面部分，結(jié)構(gòu)較為平緩與簡(jiǎn)單，因此其可以選擇，，分析超聲橫波在板中的傳播和超聲橫波與缺
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG115.285

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本文編號(hào)：2683305