基于双层介质全聚焦算法的钢轨组合探伤技术

发布时间：2021-05-27 11:49

　　目前我国在钢轨探伤过程中大多使用手推式检测设备,探伤效率低,难以对缺陷进行定量检测,容易出现错报漏报等问题,为造成严重的安全事故埋下隐患。为此,本文旨在研究对钢轨裂纹精确量化,提高成像效果和检测效率等技术,首先建立了基于全矩阵采集（FMC）的双层介质下相控阵单元超声发射和接收的数值模型,实现了对钢轨内部裂纹定量定位检测,提高信噪比和分辨率;再结合常超技术,通过CIVA仿真建立超声布局,搭建了超声组合判伤系统,检测速度显著提高,有效解决了轨头核伤难检等问题,实现了对钢轨各类典型缺陷的定量定位检测。具体研究内容如下:为了获得清晰度更好、分辨率更高的缺陷成像,本文基于超声相控阵技术,以全矩阵采集技术作为采集原始缺陷数据,对全聚焦计算方法进行了推导,并给出了超声成像质量评价指标。研究了声场在双层介质中的传播理论。根据斯内尔定律和超声波最短时间路径传播原理,得到了超声波束在双层介质交界处的一元四次方程。借鉴Ferrari方法,给出了声波入射点位置在交界面处的计算方法,推导出基于双层介质的全聚焦模型,并通过实验验证,改进后的加楔块全聚焦算法能对钢轨内部裂纹准确定位,且对缺陷量化能力强,成像效果优于... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
Chapter 1 Introduction
    1.1 Rail Inspection Overview
    1.2 Rail Defect Classification
    1.3 Double-layer Media Ultrasonic Imaging
    1.4 Document Organization
Chapter 2 Ultrasonic Testing Technology
    2.1 Phased Array Technology
        2.1.1 Basic Scanning Mode
        2.1.2 Beam Foucusing and Beam Steering
        2.1.3 Delay Time Calculation
    2.2 Full Matrix Capture Technology
    2.3 Total Focusing Method (TFM)
    2.4 Evaluation of Ultrasound Image
        2.4.1 Imaging Resolution
        2.4.2 API
        2.4.3 Peak Signal-to-Noise Ratio
    2.5 Chapter Summary
Chapter 3 Double-layer Media Total Focusing Method
    3.1 Double-layer Media Ultrasound Transmission
    3.2 Ultrasonic Incidence Point Calculation at the Interface
    3.3 Double-layer Media Total Focusing Method
    3.4 Experiments and Analysis
        3.4.1 Data Acquisition
        3.4.2 Algorithm Implementation
        3.4.3 Experimental Results
    3.5 Chapter Summary
Chapter 4 Combined Channel Detection Technology
    4.1 Combined Channel Detection Overview
    4.2 Simulation and Analysis
        4.2.1 Offset Angel of the PA Probe
        4.2.2 Surface and Subsurface Cracks Detection
        4.2.3 Simulation Conclusion
    4.3 Multi-channel Combination Model Establishment
        4.3.1 Probe Arrangement
        4.3.2 Combined Channel Detection System
    4.4 Chapter Summary
Chapter 5 Application of Rail Non-Destructive Testing
    5.1 Sample Rail Detection
        5.1.1 Conventional Ultrasonic Testing
        5.1.2 WTFM Algorithm Detection
    5.2 In-service Rail Inspection
    5.3 Compare Detection Results
    5.4 Chapter Summary
Conclusion and Outlook
Acknowledgements
Reference
Papers Published During the Master's Degree


【参考文献】：
期刊论文
[1]钢轨探伤车漏检伤损原因分析及对策研究[J]. 秦怀兵.  铁道建筑. 2016(12)
[2]相控阵超声检测技术中的全聚焦成像算法及其校准研究[J]. 周正干,彭地,李洋,胡宏伟.  机械工程学报. 2015(10)
[3]钢轨探伤车对轨头核伤检测能力的分析[J]. 石永生,罗国伟,徐其瑞.  无损检测. 2014(09)
[4]高速铁路轨道无损探伤技术的研究现状和发展趋势[J]. 王雪梅,倪文波,王平.  无损检测. 2013(02)
[5]空气耦合式超声波无损检测技术的发展[J]. 周正干,魏东.  机械工程学报. 2008(06)



本文编号：3207511