基于插值互相关的超声钢轨探伤直达波自适应分离算法

发布时间：2020-10-27 23:04

　　 超声钢轨探伤是一个十分重要的课题,它决定着铁路运输的安全。铁道部规定定期需要对铁路进行探伤检测。尤其对于高铁,高铁在晚上是不运行的,即每晚都需要对高铁进行探伤检测,高密度的探伤检测要求高精度检测的效果。而在钢轨探伤检测中,由于检测信号采用线性调频信号,检测结束后对探伤结果进行分析时存在直达波干扰。因此有必要研究适合超声钢轨探伤的直达波抑制方法。当使用自适应滤波器对接收信号进行直达波抑制处理时,滤波器参考信号的选取决定着自适应滤波算法的性能以及直达波抑制的效果。由于参考信号是用来拟合直达波的,参考信号与接收信号中直达波成分强相关时,直达波滤除会有较好的效果。所以,本文重点在于如何拟合出与接收信号中直达波成分最相关的参考信号,主要贡献在于:1.针对使用另一路接收信号模拟参考信号所带来的问题,即没有利用先验知识模拟、自适应滤波器两路输入中的反射波成分比较相似;以及人为估计直达波成分模拟参考信号所带来的参考信号与直达波相关性不够大的问题。本文研究了一种基于插值互相关的参考信号选取算法,利用发射信号加上插值互相关算法,模拟出的参考信号有效解决了传统参考信号选取方法没有利用先验知识模拟、参考信号与直达波相关性不大等问题。2.不同于探地雷达直达波分离的是,钢轨探伤所使用的超声信号比探地雷达所使用的电磁信号波长更长,对信号进行采样并利用自适应滤波器分离直达波时容易引入采样估计误差。针对上述问题,本文研究了一种采样率遍历法结合插值互相关算法的方法,有效解决了因超声信号波长较长所引入的采样估计误差的问题,进一步提升直达波抑制精确度。3.为了能够简单方便地模拟实际钢轨探伤场景中的直达波抑制效果,基于上述方法,参与研制了一套基于超声钢轨探伤的软硬相结合的检测系统,完成了对该系统的测试,并针对实际钢轨探伤场景下进行了模拟直达波抑制实验,并对比了本文研究的参考信号选取方法与传统参考信号选取方法下的直达波抑制效果,并取得了良好的对比效果,验证了本文所研究的方法的可行性。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U213.43;TG115.285
【部分图文】：

20 2 12tP ZtP Z Z 2 10 2 1rP Z ZrP Z Z 2 22 1 2 2 0 0 1 2 0 2/ 2 4/ 2 ( t t tI P Z Z PTI P Z Z P Z 2 21 22 20 0 1 0 2/ 2/ 2r r rI P Z P Z RI P Z P Z 声强和声压；rI ，rP 为反射波，tP 为透射波的声强和声压；当波和方向相同的透射波。总体

短脉冲在异质界面不同时因而声阻抗不波到固体内部并分析来自固体内部缺陷物件缺陷的深度、性质以及大小情况。及超声检测的部分都基于脉冲反射法来号的选择号与线性调频（LFM）信号中，研究人员主要使用回波幅度法来获守恒定律，信号越呈现一个衰减的过程包络

如图 2-5(a)所示，直达波与反射波在时域上没有发生重叠，因为直达波的持续时间短，直达波接收完了以后，反射波才陆续到达，即2 1t t，这个时候可以用门限法简单的处理直达波；相反，如图 2-5(b)所示，直达波还没有接收完毕，反射波就已经开始接收了，即2 1t t，这个时候简单的用门限法就不行，因为把直达波滤除的同时也把反射信号和直达波重合的那部分也滤除了。而使用线性调频信号的时候，这种重合的情况就经常发生。由于大多来直达波是发射探头直接传到接收探头，经历路程短，也有少数来自外界物体表面的直接反射，所以接收探头收到的直达波的幅度衰减很小，而缺陷反射波经历了较长时间的传播，幅度根据能量守恒定律，是会不断衰减的，因此直达波和缺陷反射波相比的话，直达波能量就高很多，缺陷反射波的能量很低，导致反射波在直达波中看不出来，造成本末倒置，影响钢轨探伤效果。因此，从接收信号里分离直达波就显得尤为重要了，因为这直接影响超声钢轨探伤的精度，影响千万人的安全。t
【参考文献】

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本文编号：2859199