钢轨无损检测中的超声导波技术分析

Summary：无损检测(NDT)是一系列用于检测 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 、结构以及部件中缺陷和不连续性的物理方法。常规无损检测包括射线检测(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)和涡流检测(ET)等五种检测方法。相对来说，超声导波是一种新型的检测技术，广泛应用于检测金属管道的腐蚀情况。

Keys：钢轨；无损检测；超声导波技术

引言

在轨道交通大力发展的环境下，越来越多铁路轨道安全及运营维护问题也随之而来。伴随着轨道交通的大范围服役，轨道病害问题不断出现。尽管目前我国无砟轨道系统整体服役良好，但在列车循环往复动力及复杂环境条件的共同作用下，轨道结构在服役过程中也涌现出不同类型的病害，如若不及时发现处理，严重时会对轨道结构的安全服役造成极大隐患。因此，研究提出针对轨道病害的识别与评价方法具有重要意义。

1超声导波技术

检测时，首先向激励线圈通入大电流脉冲，产生交变磁场；激励线圈附近的铁磁性材料由于磁致伸缩效应受到交变应力作用，从而激励出超声脉冲。当管道中存在缺陷时，会引起检测线圈的磁通量发生变化，检测线圈将磁通量变化转换为电压信号；通过测量检测线圈的感应电动势就可以测量反射回来的超声导波信号的时间和幅度，从而获取缺陷的位置和大小等信息。

2钢轨 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面伤损的物理检测方法

主要有涡流、漏磁、超声波、激光扫描、声发射等方法，此类伤损检测方法存在效率低、检测速度慢、分类精度低、成本高、受人为因素影响大等问题，不利于对钢轨表面伤损进行快速、准确的检测。而基于深度学习的目标检测算法则具有检测精度高、速度快且智能化的特点，主要分为基于无区域提名和基于区域提名的两类目标检测算法。其中，基于无区域提名目标检测算法主要以YOLO系列单击多盒检测器为主，该类算法将生成候选框和分类回归合并成一个网络中，降低了网络计算的复杂度，提高了目标检测速度，基于区域提名的目标检测算法对多目标检测或小目标检测的精确度较高，检测效果较为理想。

3钢轨无损检测中的超声导波技术应用分析

3.1受电弓状态检测

受电弓检测系统往往是安装在地面上的定点设备,当列车运行经过检测装置时,由高速相机等设备采集得到受电弓图像,然后将图像传回后端进一步对受电弓状态进行检测和分析.目前,国内外有多家公司和研究所研制了受电弓监测系统 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。一个完整的受电弓监测系统往往包含若干个子系统,如触发系统、拍摄系统、照明系统、传输系统、中心处理系统等。当列车通过检测设备时,运用电流传感器、紫外探测器、红外成像仪、激光发生器、高速相机监测和采集弓网主要结构 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 以及弓网图像,然后在后台进行分析和检测.不同单位研制的系统在设备和布置形式上会有一些差异,但大致相同.在获取到受电弓图像后,关键的问题就是利用计算机视觉技术对受电弓状态进行识别和分析.

3.2试验平台及数据采集

试验采用室外手推式轨道质检小车平台。固定于一侧轮轴上的光电编码器按照设定的间隔输出方波信号，触发两侧的ＺＳＹ高精度２Ｄ激光位移传感器进行轮廓数据采集（传感器垂直测量范围为１７５～４２５ｍｍ，水平范围为１１５～２３０ｍｍ，线性度０．１％，分辨率６４０点／轮廓，采样频率一般为２５０轮廓／ｓ，最高可达１　８００轮廓／ｓ，抗振等级２０ｇ、１０～１　０００Ｈｚ。采集的数据经交换机集中后，统一传输给车载综合处理计算机进行处理，并将结果同步显示输出。选取室外一段长约１００ｍ的５０ｋｇ／ｍ轨道进行数据采集，该路段包含普通轨道区、接头区和道岔区。传感器采样间隔设置为０．１ｍ／幅，共采集轮廓１　０００幅，其中包含普通轨道区采集的８００幅有效轮廓，接头区、道岔区采集的２００幅无效轮廓。

3.3接触网状态检测

城市轨道交通接触网主要沿着轨道车辆运营线路布置,根据安装地点及方式不同可分为刚性接触网和柔性接触网两类.其中,刚性接触网安装在地铁隧道顶端,柔性接触网安装在线路两旁的支架上,因此对于接触网的检测和受电弓检测不同,不能使用定点设备.目前,基于机器视觉的接触网状态检测方法是利用安装在车顶的检测设备,实现了在途检测,也有部分通过检测车或者手持设备进行检测的方案,但实际应用效果相对较差[29].接触网状态检测系统根据检测项点的不同,其具体 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 也会有所区别.

3.4道岔区轮廓判别

从总样本中选取长１５ｍ的完整道岔区路段作为本次试验样本。从两条基本轨进入道岔区，先是一段转辙器，然后是连接的导曲线轨，最后经过辙叉心区域，左右线路正式分离再次回归基本轨道可以看出，左右轨有两处重合的无效区域，结合实际路况分析，第一处判断为转辙器区域，因为转辙器的左右两侧都有尖轨和转辙器的机械部件，测量轮廓失去了正常轨腰基元。第二处为辙叉心区域，该处右轨为翼轨，左轨被护轨遮挡，因此左右轨同时判别为无效轮廓。通过与实际路况的对照，判别结果与复杂的道岔路况也十分吻合，充分验证了本文算法的实用性。

3.4接触网悬挂病害检测

高速发展的城市轨道交通对于轨道交通运行装置的安全检测同样也提出了更高的要求.在众多运行装置中,接触网悬挂装置是向城市轨道交通运营车辆提供电力的关键电力设备,是轨道交通牵引供电系统的关键组成部分.如上所述,接触网主要分为柔性接触网和刚性接触网两大类.柔性接触网一般在空间大的车场、车辆段等高架线路或地面线路使用,而刚性接触网在城市轨道交通线路的地下区段使用,且在城市轨道交通系统中占据主要部分。

3.5工件表面曲率、粗糙状况和耦合效果对检测灵敏度的影响

声波从探头发射，经耦合剂进入工件，在工件内遇到缺陷，产生反射回波，反射回波再经耦合剂被探头接收，探头与工件表面曲率的匹配程度、工件表面的粗糙状况和耦合剂的耦合效果对检测灵敏度有重要影响。探头与工件表面曲率如果不相匹配，会导致接触不良、声波传播方向发生改变、耦合剂厚度增大、声波衰减增加。工件表面粗糙会增加耦合层的厚度和不均匀性，增加声波的衰减，并产生强烈的杂乱回波，干扰缺陷信号的判定。改善措施:提高探头与工件表面曲率的一致性，清除工件表面杂质并使其光滑，以达到探头与工件紧密接触。选择传声效果良好的耦合剂均匀涂布于工件表面，确保声波有效传输。

结束语

综上所述,未来相信随着计算机硬件性能的突破和高效算法的不断发展,依托机器视觉技术,结合深度学习、人工智能、边缘计算等先进技术的检测方法将更加成熟地应用于轨道交通状态检测领域,成为轨道交通安全可靠运营最为有力的保障.此外,构建自动化、智能化、一体化的轨道交通状态综合监测系统,研制具备产业化的技术装备也将是今后一段时期的发展方向.

Reference

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