[发明专利]基于超声Lamb波的钢轨焊缝损伤检测方法和装置

说明书

本发明实施例公开了一种基于超声Lamb波的钢轨焊缝损伤检测方法和装置，其中的方法包括：获取钢轨焊缝损伤的检测信号，并对所述损伤检测信号进行降噪处理；从经过降噪处理后的损伤检测信号获取损伤特征信息；根据损伤特征信息进行损伤特征识别分析，以确定钢轨焊缝是否存在损伤，其中，钢轨焊缝损伤的检测信号通过紧凑阵列传感器获取，所述紧凑阵列传感器包括n个呈相控阵的形式布置的传感器，用于产生激励信号，以及接收目标的响应信号。本发明的方法和装置，基于紧凑阵列的检测方法，通过对两Lamb波信号的合成，可以有效地提取损伤信息进行检测，且占用被测结构的表面积较小，更适用于钢轨焊缝结构的损伤检测。

技术领域

本发明涉及损伤分析技术领域，尤其涉及一种基于超声Lamb波钢轨焊缝损伤检测方法和装置。

背景技术

轨道交通作为国民经济的支柱性行业，承担着促进社会经济稳定发展的重要职责。但是随着在役钢轨的长时间运行，焊缝作为钢轨结构的薄弱处，在列车和外界环境的作用下，易发生疲劳折断等问题，严重威胁铁路运输安全。因此，对钢轨焊缝进行及时全面准确的检测，在裂纹萌生初期及时发现损伤，防止损伤进一步扩展可能引发的重大事故，对于保障铁路运输安全具有重要意义。

与传统的无损检测方法相比，基于超声Lamb波的无损检测技术因其具有传播距离远、沿传播路径衰减小、检测范围广、对微损伤敏感等优点[5]，已被广泛应用于板材和管道等大型构件的无损检测中。但是由于铁路设备结构较为复杂等原因的限制，基于Lamb波的损伤识别技术尚未在轨道交通中得到系统性的研究与应用。因此，为弥补传统无损检测技术针对钢轨焊缝检测的不足，研究基于超声Lamb波的钢轨焊缝损伤识别技术，对于保障铁路运输安全具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于超声Lamb波钢轨焊缝损伤检测方法和装置。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种基于超声Lamb波钢轨焊缝损伤检测方法，包括：

获取钢轨焊缝损伤的检测信号，并对所述损伤检测信号进行降噪处理；

从经过降噪处理后的损伤检测信号获取损伤特征信息；

根据损伤特征信息进行损伤特征识别分析，以确定钢轨焊缝是否存在损伤，

其中，钢轨焊缝损伤的检测信号通过紧凑阵列传感器获取，所述紧凑阵列传感器包括n个呈相控阵的形式布置的传感器，用于产生激励信号，以及接收目标的响应信号。

可选地，通过db5小波降噪对所述损伤检测信号进行降噪处理。

可选地，从经过降噪处理后的损伤检测信号获取损伤特征信息，包括：

通过经验模态分析获取损伤检测信号的IMF分量，并筛选反应损伤特征的IMF分量；和/或

对损伤检测信号进行希尔伯特变换获取希尔伯特谱。

可选地，根据损伤特征信息进行损伤特征识别分析，以确定钢轨焊缝是否存在损伤包括：

计算损伤检测信号的IMF信号功率谱，并根据IMF信号功率谱判断是否存在损伤。

可选地，所述紧凑阵列包括3个传感器，所述3个传感器呈等边三角形布置。

根据本发明的另一方面，提供一种基于超声Lamb波钢轨焊缝损伤检测装置，包括：

紧凑阵列传感器，所述紧凑阵列传感器包括n个呈相控阵的形式布置的传感器，用于产生激励信号，以及接收目标的响应信号；

降噪模块，用于获取钢轨焊缝损伤的检测信号，并对所述损伤检测信号进行降噪处理；

特征提取模块，用于从经过降噪处理后的损伤检测信号获取损伤特征信息；