利用混沌振子系統(tǒng)識別鋼軌斜裂紋的超聲導(dǎo)波方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用混沌振子系統(tǒng)識別鋼軌斜裂紋的超聲導(dǎo)波方法，有以下步驟：1)在鋼軌的一側(cè)端面激發(fā)70KHz頻率超聲導(dǎo)波信號，使超聲導(dǎo)波遍歷鋼軌的所有位置；2)在距離激發(fā)端4mm處的接收端接收超聲導(dǎo)波回波信號并記錄超聲導(dǎo)波在鋼軌中傳播的時間位移曲線，其中超聲導(dǎo)波回波信號包含端面回波信號、噪聲信號和淹沒在噪聲中的斜裂紋缺陷信號；3)利用混沌振子系統(tǒng)對超聲導(dǎo)波回波信號進行檢測與分析，提取并識別淹沒在噪聲中的斜裂紋缺陷信息，獲得整個鋼軌的斜裂紋缺陷情況。本發(fā)明可以精確識別鋼軌中的斜裂紋缺陷，提高缺陷的檢測效率，降低維修成本，能有效延長超聲導(dǎo)波檢測的范圍，提高微弱斜裂紋缺陷的檢測的靈敏度，具有實際的工程應(yīng)用價值。
【專利說明】利用混沌振子系統(tǒng)識別鋼軌斜裂紋的超聲導(dǎo)波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼軌中的斜裂紋缺陷識別方法，尤其是一種利用混沌振子系統(tǒng)識別鋼軌斜裂紋的超聲導(dǎo)波方法，屬于鐵路運輸行業(yè)的損傷檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵路交通是世界上運輸量最大的交通方式之一，鐵路運輸業(yè)在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)中起著不可替代的作用。然而，鋼軌的距離很長，且部分鋪設(shè)地點較為偏遠，其損壞程度很難被及時的發(fā)現(xiàn)。鐵路運營線上如果出現(xiàn)鋼軌斷裂就有可能造成列車出軌、傾覆等重大行車安全事故，直接危害到廣大人民群眾的人身安全和經(jīng)濟利益。因此，必須及時檢測并發(fā)現(xiàn)鋼軌中存在的裂紋，確保鐵路運輸?shù)陌踩蜁惩?。隨著大規(guī)模高速鐵路的建設(shè)和長距離無縫鋼軌的鋪設(shè)，研發(fā)一種短時高效且長距離的鋼軌在線裂紋損傷檢測手段已引起廣大科研工作者的高度重視。
[0003]目前，傳統(tǒng)的鋼軌損傷檢測方法如人工巡軌檢測、漏磁信號、渦流探傷、激光超聲、圖像處理、超聲波實時斷軌監(jiān)測技術(shù)等，不得不對結(jié)構(gòu)進行逐點掃描。對于鋼軌等大型結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)方法費時、費力，而且漏檢風(fēng)險高。實際工程中由于受上述檢測手段的制約，鋼軌損傷狀況多數(shù)不明，往往造成維修缺少科學(xué)性，從而造成人力、物力的巨大浪費?！俺晫?dǎo)波技術(shù)”是一種利用波在固體中的傳播特性提出的一種新的無損檢測技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)點在于其檢測范圍是“線”而非“點”，此外，聲場遍布整個鋼軌，無論是表面缺陷還是內(nèi)部缺陷都具有一定的識別精度；并且可實現(xiàn)在線檢測，該技術(shù)具有快捷、便利、聞效等特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可以精確識別鋼軌中的斜裂紋缺陷，提高缺陷的檢測效率和降低維修成本的利用混沌振子系統(tǒng)識別鋼軌斜裂紋的超聲導(dǎo)波方法。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到:
[0006]利用混沌振子系統(tǒng)識別鋼軌斜裂紋的超聲導(dǎo)波方法，其特征在于包括以下步驟:
[0007]I)在鋼軌的一側(cè)端面激發(fā)70KHz頻率超聲導(dǎo)波信號，使超聲導(dǎo)波遍歷鋼軌的所有位置；
[0008]2)在距離激發(fā)端4_處的接收端接收超聲導(dǎo)波回波信號并記錄超聲導(dǎo)波在鋼軌中傳播的時間位移曲線，其中超聲導(dǎo)波回波信號包含端面回波信號、噪聲信號和淹沒在噪聲中的斜裂紋缺陷信號；
[0009]3)利用混沌振子系統(tǒng)對超聲導(dǎo)波回波信號進行檢測與分析，提取并識別淹沒在噪聲中的斜裂紋缺陷信息，獲得整個鋼軌的斜裂紋缺陷情況。
[0010]作為一種優(yōu)選方案，步驟3)利用混沌振子系統(tǒng)對超聲導(dǎo)波回波信號進行檢測與分析具體如下:
[0011 ] a)選取混沌振子系統(tǒng)，如下式:
【權(quán)利要求】
1.利用混沌振子系統(tǒng)識別鋼軌斜裂紋的超聲導(dǎo)波方法，其特征在于包括以下步驟: 1)在鋼軌的一側(cè)端面激發(fā)70KHZ頻率超聲導(dǎo)波信號，使超聲導(dǎo)波遍歷鋼軌的所有位置； 2)在距離激發(fā)端4_處的接收端接收超聲導(dǎo)波回波信號并記錄超聲導(dǎo)波在鋼軌中傳播的時間位移曲線，其中超聲導(dǎo)波回波信號包含端面回波信號、噪聲信號和淹沒在噪聲中的斜裂紋缺陷信號； 3)利用混沌振子系統(tǒng)對超聲導(dǎo)波回波信號進行檢測與分析，提取并識別淹沒在噪聲中的斜裂紋缺陷信息，獲得整個鋼軌的斜裂紋缺陷情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用混沌振子系統(tǒng)識別鋼軌斜裂紋的超聲導(dǎo)波方法，其特征在于:步驟3)利用混沌振子系統(tǒng)對超聲導(dǎo)波回波信號進行檢測與分析具體如下: a)選取混沌振子系統(tǒng)，如下式: X + kk-x3 + JC5 =F cos(iyi)+5 (t)(I) 其中，k為阻尼比，F(xiàn)c0s(Cot)為驅(qū)動力項，i(i)為待檢測超聲導(dǎo)波回波信號； b)選取位移X和速度V對式(I)進行改寫，如下式: X = V , 5 I (2)`
V= -kv+x' -X +Fcos(oM) + s(i)J c)將超聲導(dǎo)波回波信號輸入式(2)得到相軌跡，若相軌跡進入混沌態(tài)，則超聲導(dǎo)波回波信號中含有斜裂紋缺陷信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用混沌振子系統(tǒng)識別鋼軌斜裂紋的超聲導(dǎo)波方法，其特征在于:步驟b)中，使用高精度四階龍格-庫塔法對式(2)進行求解，計算初值設(shè)定為X = 0，i: = 0 , k = 0.5, ω = 0.439823。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用混沌振子系統(tǒng)識別鋼軌斜裂紋的超聲導(dǎo)波方法，其特征在于:所述驅(qū)動力F的選取如下: 當(dāng)驅(qū)動力F取值由O逐漸增大時，混沌振子系統(tǒng)相軌跡會發(fā)生變化，逐漸進入混沌態(tài)、大周期態(tài)和奇怪吸引子，最終設(shè)置驅(qū)動力F = 0.429，作為混沌振子系統(tǒng)位于大周期態(tài)與吸引子的臨界值。
【文檔編號】G01N29/07GK103512955SQ201310442135
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】馬宏偉, 楊飛, 劉嘉, 林榮, 莫應(yīng)強 申請人:暨南大學(xué), 貴州航天風(fēng)華精密設(shè)備有限公司