[发明专利]一种基于多频激励涡流的轨道缺陷检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种基于多频激励涡流的轨道缺陷检测系统的检测方法，轨道缺陷检测系统包括：

多频激励信号产生模块，用于产生多频激励信号；

涡流传感器模块，用于接收多频激励信号，并根据多频激励信号在轨道表面形成涡流场，以及检测涡流场在轨道表面产生的变化，将其转化为测量信号；

信号处理模块，用于接收并处理测量信号，提取缺陷信号；

缺陷评估模块，用于评估缺陷信号，得到轨道缺陷的深度信息；

其中，所述多频激励信号产生模块具有：

用户设置模块，用于接收用户输入的参数值；

控制模块，根据参数值输出第一控制指令；

信号发生模块，根据第一控制指令输出多种频率的正弦波信号；

信号放大模块，将正弦波信号放大并组合形成多频激励信号；

幅值检测模块，用于检测多频激励信号的幅值，输出第二控制指令至控制模块，以调整多频激励信号的幅值；

所述用户设置模块包括触摸屏和矩阵键盘；

所述信号发生模块包括多片DDS芯片；

所述信号放大模块包括DAC芯片与多片压控放大器；

所述参数值包括多频激励信号的频率与幅值；

所述涡流传感器模块具有差分涡流检测探头，所述差分涡流检测探头包括绕向相反的第一线圈与第二线圈，所述第一线圈与第二线圈沿差分涡流检测探头移动方向前后排列；

所述信号处理模块包括多个带通滤波器和锁相放大器，所述带通滤波器用于将测量信号进行频段分离，并传输至锁相放大器，所述锁相放大器用于将经过频段分离的测量信号进行IQ解调，得到各频段的缺陷信号及其实部信号I与虚部信号Q；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据用户设置的参数值输出第一控制指令；

步骤2：根据第一控制指令输出多种频率的正弦波信号，将正弦波信号放大形成正弦波激励信号，并合成为多频激励信号；

步骤3：检测多频激励信号的幅值，输出第二控制指令，以调整多频激励信号的幅值；

步骤4：根据多频激励信号在轨道表面形成涡流场，并检测涡流场在轨道表面产生的变化，将其转化为测量信号；

步骤5：接收并处理测量信号，提取缺陷信号；

步骤6：根据缺陷评估模块评估缺陷信号，得到轨道缺陷的深度信息，具体实现过程如下：

对于多种频率的激励信号，将一个缺陷信号的正峰值与负峰值之差称为峰峰值ΔP；

对轨道试件中缺陷深度为2mm、4mm、6mm、8mm的缺陷，使用拟合曲线的方法对缺陷峰峰值ΔP与缺陷深度D的关系进行拟合，得到两者之间的一次函数关系：

ΔP_I＝k₁D+t₁

ΔP_Q＝k₂D+t₂

其中，当检测速度v与激励频率f确定的情况下，k₁、t₁、k₂、t₂为无参常数，ΔP_I为I路的缺陷峰峰值，ΔP_Q为Q路缺陷峰峰值；

将测量的信号峰峰值带入到拟合一次函数中，得到三个频率的不同缺陷深度评估值D_I1、D_I2、D_I3、D_Q1、D_Q2、D_Q3，对同一频率的缺陷评估值采取均方根方法进行合并：

经过运算得到每个频率的深度评估值D_f1、D_f2、D_f3；

将不同频率评估结果进行均方根计算，得到多频综合评估：

其中D_s为综合评估缺陷深度值。

2.根据权利要求1所述的基于多频激励涡流的轨道缺陷检测系统的检测方法，其特征在于：所述步骤4包括：接收多频激励信号，并根据多频激励信号在轨道表面形成涡流场，检测涡流场产生的交变磁场的变化，输出测量信号。

3.根据权利要求1所述的基于多频激励涡流的轨道缺陷检测系统的检测方法，其特征在于，所述步骤5包括：将测量信号进行频段分离，再将经过频段分离的测量信号进行IQ解调，得到各频段的缺陷信号及其实部信号I与虚部信号Q。