[发明专利]一种基于导波检测铁轨缺陷的系统及方法

权利要求书

1.一种基于导波检测铁轨缺陷的方法，其特征在于，包括：

绘制标准频散曲线和缺陷曲线，并保存到缺陷信息知识库；

获取待测铁轨缺陷信号曲线，根据所述缺陷信息知识库确定所述待测铁轨的缺陷类型，并在所述缺陷信号曲线上标记缺陷位置坐标；

根据所述缺陷位置坐标确定所述待测铁轨的缺陷位置。

2.如权利要求1所述的基于导波检测铁轨缺陷的方法，其特征在于，所述绘制标准频散曲线包括如下步骤：

取一段完整铁轨，激励信号的中心频率分别为20kHz、40kHz、50kHz、60kHz、80kHz，接收铁轨端面的回波特性曲线；

选取信噪比最高的所述回波特性曲线对应的所述中心频率作为标准导波频率；

对铁轨的横截面做有限元离散得到多个离散单元，获取节点坐标和单元坐标；

通过刚度矩阵计算和质量矩阵计算得到标准导波在铁轨中传播的波动方程；

对所述波动方程求解，得到相速度和群速度；

根据所述相速度和所述群速度绘制所述标准频率导波下的频散特性曲线，作为标准频散曲线。

3.如权利要求2所述的基于导波检测铁轨缺陷的方法，其特征在于，所述缺陷曲线通过如下步骤得到：

取不同缺陷部位、不同缺陷类型的铁轨，利用有限元分析软件，绘制所述标准频率导波下的频散特性曲线，作为缺陷频散曲线；

将所述缺陷频散曲线与所述标准频散曲线相减，得到缺陷曲线。

4.如权利要求3所述的基于导波检测铁轨缺陷的方法，其特征在于，所述缺陷部位包括轨头缺陷、轨腰缺陷和轨底缺陷；

所述缺陷类型包括裂纹、腐坑、折叠、焊接缺陷。

5.如权利要求4所述的基于导波检测铁轨缺陷的方法，其特征在于，所述获取待测铁轨缺陷信号曲线包括如下步骤：

将待测铁轨与缺陷检测系统相连，获取待测铁轨在标准频率下的回波信号曲线；

将回波信号曲线进行小波转换，得到去噪曲线；

将所述去噪曲线与所述标准频散曲线相减，得到待测铁轨缺陷信号曲线。

6.如权利要求5所述的基于导波检测铁轨缺陷的方法，其特征在于，所述群速度和所述相速度通过如下计算得到：

其中，C_p表示相速度，C_g表示群速度，ω表示频率，ξ表示波数，表示波动方程计算得到的右特征向量，表示波动方程计算得到的右特征向量，T表示转置，表示第一刚度矩阵，表示第二刚度矩阵，表示第三刚度矩阵，为质量矩阵，表示铁轨的平均密度。

7.如权利要求6所述的基于导波检测铁轨缺陷的方法，其特征在于，所述小波转换过程为：

其中，W_f转换波函数，表示转换函数，a表示尺度因子，b表示时移因子，t表示导波传播时间，表示母小波函数，表示的复数共轭，x表示质点横坐标，x_s激励点的横坐标，σ表示函数标准差，κ表示反射系数，w_g表示铁轨材料声抗阻。

8.如权利要求7所述的导波检测铁轨缺陷的方法，其特征在于，所述缺陷位置通过计算得到：

其中，L表示缺陷与缺陷检测系统之间的距离。

9.一种基于导波检测铁轨缺陷的系统，基于如权利要求1-8所述的基于导波检测铁轨缺陷的方法，其特征在于，包括：

发射传感器，其用于发射导波；

接收传感器，其用于接收所述导波的回波信号；

示波器，其连接所述接收传感器，用于调用深度偏移算法，将所述回波信号生成曲线；

数据处理终端，其连接所述示波器，用于绘制标准导波频散曲线、缺陷曲线识别与缺陷定位。

10.如权利要求9所述的基于导波检测铁轨缺陷的系统，其特征在于，所述发射传感器与所述接收传感器的安装距离为1500-2000米。