專利名稱：一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲探傷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于頻譜認知、使用超聲波換能器陣列進行自適應(yīng)鋼軌探傷的方法及裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著鐵路的不斷提速，鋼軌質(zhì)量的要求也越來越高。列車在制動、加速以及通過鋼軌間的焊接縫、彎道、岔道時，對鋼軌產(chǎn)生摩擦、擠壓等作用，隨著使用時間的逐漸增長，鋼軌容易產(chǎn)生老化、磨損、斷裂等問題。超聲無損檢測技術(shù)由于具有不介入被測工件、不影響設(shè)備正常工作等優(yōu)點，在鋼軌探傷方面得到廣泛的應(yīng)用。對于工業(yè)探傷而言，被測工件的缺陷往往都在毫米級以下，對缺陷的判斷定位要求非常高。尤其對于鋼軌來說，安全至關(guān)重要，因此對于缺陷定位的準確度要求就更高了。在鋼軌探傷的過程中，很多因素都會影響對缺陷判斷的準確性，如被測工件溫度、環(huán)境中的各種電磁噪聲和物理噪聲等。 傳統(tǒng)的超聲波檢測一般采用脈沖反射法，發(fā)射端發(fā)射短時脈沖波到被測工件內(nèi)，若被測工件有裂縫、細紋等缺陷，則發(fā)射波和底面的反射回波之間會出現(xiàn)一個或多個缺陷反射回波。測量缺陷反射回波相對于發(fā)射波的時延，結(jié)合已知的超聲波在被測工件中的傳播速度，就可以很容易地得到缺陷與發(fā)射端之間的距離，估算出缺陷的位置；而對缺陷反射回波進行細致分析就可以得到缺陷的大小、形狀等信息。傳統(tǒng)的鋼軌超聲探傷方法存在以下缺點
(1)傳統(tǒng)的鋼軌超聲探傷方法并未考慮到探傷環(huán)境周圍的其它機械波對接收回波的干擾，進而影響探傷的準確性。由于環(huán)境的復(fù)雜性，探傷環(huán)境中可能存在復(fù)雜的雜波干擾。隨機選取的頻率如果與這些雜波的頻率有重疊，信號的接收會受到嚴重的干擾，會造成缺陷回波的判斷失誤；
(2)傳統(tǒng)的鋼軌超聲探傷方法一般采用隨機選取可用頻段中的某個頻率進行探傷，沒有考慮到使用探傷頻率的不同對探傷準確性造成的影響。一方面，使用較高頻率的超聲波有利于抑制衍射，并且高頻超聲波的方向性較好，利于檢測微小的缺陷；而另一方面，高頻超聲波由于方向性過強，回波接收較困難，會導(dǎo)致回波丟失，從而影響檢測結(jié)果。同時，不同的頻率成分在不同的探傷材料中的傳播效果也有很大的不同。例如，當被檢材料透聲性優(yōu)良，而重復(fù)頻率選擇過高時，還會出現(xiàn)所謂“游動波”，特別在鋼(例如5CrNiMo、lCrllNi2W2MoV、Crl7Ni2等)或鋁合金鍛件中容易出現(xiàn)。而當頻率過低時，兩次的探傷波之間間隔太大，會造成“漏檢”，也就是檢測不夠細致，容易漏檢微小缺陷；
(3)溫度會影響超聲在鋼軌中的傳播速度，但傳統(tǒng)的鋼軌超聲探傷系統(tǒng)對不同溫度下的探傷并沒有區(qū)別對待。例如常溫下(20° C-30° C)橫波在16MnR鋼中的傳播速度是3220m/s，在50° C時，聲波在16MnR中的橫波速度為3150m/s ;在此溫度下，如果鋼軌中存在一條與發(fā)射端垂直距離為IOcm的裂縫，那么若繼續(xù)使用常溫下的傳播速度，則會把缺陷誤判為與發(fā)射端垂直距離Ilcm處。在探傷過程中，由于天氣變化和探傷裝置對鋼軌的摩擦都會很容易造成鋼軌表面溫度變化。因此，需要根據(jù)溫度的變化對聲速進行修正。另一方面，超聲換能器壓電材料的性能會隨溫度的變化而不同，最佳工作頻率也會隨著溫度變化而產(chǎn)生差異。由于超聲換能器具有較窄的通頻帶，所以對發(fā)射信號的頻率準確度要求比較高，只有當發(fā)射信號的頻率準確地與超聲波換能器的中心頻率匹配時，換能器才能達到最佳的功率輸出效果。因此當溫度變化量超過一定值時必須重新檢測最佳頻率，保證換能器始終工作在最佳頻率下。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前技術(shù)所存在的上述不足，本發(fā)明提出一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷方法及裝置。該方法使用頻譜認知與自適應(yīng)技術(shù)進行超聲鋼軌探傷檢測，根據(jù)探傷環(huán)境的不同選用不同的超聲檢測頻率以及超聲傳播速率，同時用波束成形技術(shù)發(fā)射動態(tài)聚焦和偏轉(zhuǎn)的超聲波定位缺陷的精確位置，實現(xiàn)對鋼軌缺陷形狀、大小和位置的檢測，具有高精度、自適應(yīng)、抗干擾等優(yōu)點。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置，包括超聲換能器陣列、發(fā)射模塊、頻率選擇模塊、控制模塊、接收模塊、測溫模塊和人機交互操作平臺。其中控制模塊分別與接收模塊、發(fā)射模塊、頻率選擇模塊、測溫模塊以及人機交互操作平臺連接；發(fā)射模塊與超聲波換能器陣列、頻率選擇模塊和控制模塊連接；接收模塊與超聲波換能器陣列、控制模塊和人機交互操作平臺連接。其中所述超聲波換能器陣列用于超聲波發(fā)射與接收過程中聲電信號的相互轉(zhuǎn)換；所述發(fā)射模塊用于驅(qū)動超聲波換能器陣列發(fā)射超聲波；所述接收模塊用于接收和處理超聲回波信號；所述頻率選擇模塊用于超聲發(fā)射頻率的合成與選擇；所述測溫模塊用于測量被測工件的溫度；所述控制模塊接收初次掃描的各個頻率下的探測回波，由計算單元中的頻率估計算法計算反射回波的頻率漂移量。上述一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置中，所述發(fā)射模塊包括若干個與超聲波換能器陣列相連的發(fā)射單元，每個發(fā)射單元均由順次連接的波形緩存器、D/A轉(zhuǎn)換器和功率放大器組成；所述接收模塊包含若干個與超聲波換能器陣列相連的接收單元，每個發(fā)射單元均由順次連接的程控放大器、濾波檢波器、A/D轉(zhuǎn)換器和采樣緩存器組成；所述控制模塊包括控制單元、計算單元、存儲單元；所述頻率選擇模塊由頻率選擇器與頻率合成器組成；
上述一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置在探傷過程中，控制模塊中的計算單元計算反射回波的頻率漂移量，選擇回波頻率漂移量最小即信道環(huán)境最好的頻率作為最佳探傷頻率；測溫模塊實時監(jiān)測鋼軌溫度，當溫度變化量超過一定閾值時，停止探傷，更新聲速數(shù)據(jù)，同時使用頻率選擇模塊重新檢測可用頻率，選擇最佳頻率進行探傷；在初步檢測得到缺陷的大致區(qū)域之后，發(fā)射模塊使用波束成形技術(shù)發(fā)射動態(tài)聚焦和偏轉(zhuǎn)的超聲波定位缺陷的精確位置。計算單元分析缺陷回波數(shù)據(jù)得到缺陷的形狀、大小位置等特征信息，并將缺陷特征信息存儲于存儲單元中的缺陷數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明另一目的是提出一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷方法，具體包括以下步驟
步驟1，頻率合成器在可用頻段內(nèi)合成一組發(fā)射頻率，選取一個完整無損的測試用工件，頻率選擇器依次選擇可用頻率發(fā)送給發(fā)射模塊控制超聲波換能器陣列向測試工件發(fā)射探測波；
步驟2，發(fā)射模塊驅(qū)動超聲波換能器陣列按照行列順序依次掃描測試工件，控制模塊將通過工件的底面回波信號逐個接收，存儲單元存儲各個頻段接收的底面回波信號頻率，計算單元計算各頻率反射回波的頻率漂移量，選擇漂移量最小的頻率為最佳探傷頻率；
步驟3，選用若干存在典型缺陷的標準試塊，控制單元在換能器陣列平面內(nèi)建立一個直角坐標系，使發(fā)射模塊驅(qū)動超聲波換能器陣列的行列依次掃描測試工件的行列方向，得到被測工件沿行列方向上的回波信號。將由回波信號分析出來的缺陷的精確位置、實際形狀和大小存入缺陷數(shù)據(jù)庫；
步驟4，發(fā)射模塊驅(qū)動超聲波換能器陣列選擇最佳頻率向行列兩個方向上發(fā)射探傷脈沖波，超聲波換能器陣列接收被測工件在行列兩個方向上的掃描回波信號，經(jīng)過接收模塊處理后發(fā)送至控制模塊，控制模塊中的計算單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的幅度閾值，利用行列兩個方向上的所述預(yù)掃描回波信號判斷是否存在缺陷，如果存在缺陷，則計算缺陷點的大致 位置坐標，從而得到缺陷點的大致區(qū)域；
步驟5，控制模塊中的控制單元根據(jù)缺陷所在的大致區(qū)域計算每個陣元發(fā)射超聲波的幅度和延時，控制每個陣元對缺陷所在的大致區(qū)域發(fā)射動態(tài)聚焦和偏轉(zhuǎn)的超聲波來完成集中掃描，超聲波換能器陣列接收集中掃描所獲得的缺陷反射回波，經(jīng)過接收模塊的處理后輸出到控制模塊。步驟6，控制模塊根據(jù)集中掃描所獲得的缺陷反射回波的回波特性，搜索存儲單元中的缺陷數(shù)據(jù)庫，利用相似缺陷的信息判斷缺陷的實際大小和形狀；同時計算單元計算出缺陷的精確位置；最后把缺陷的精確位置、實際大小和形狀輸出到人機交互操作平臺，并更新缺陷數(shù)據(jù)庫。步驟7，人機交互操作平臺的顯示單元接收控制模塊的輸出信息，采用三維成像技術(shù)將缺陷的精確位置、實際大小和形狀使用三維立體圖的形式顯示出來。上述一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷方法，當發(fā)射波與底面反射回波之間存在其它回波，且該回波幅度超過一定閾值時，認為該回波是缺陷反射回波，被測工件內(nèi)存在缺陷。上述一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷方法，當測溫模塊監(jiān)測的環(huán)境溫度變化量超過閾值時，停止探傷，換用測試鋼塊，重新檢測最佳頻率。檢測到最佳頻率后，采用最佳頻率重新開始探傷。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果
I、系統(tǒng)開始探傷前，先預(yù)掃描所有可用頻段，通過控制模塊計算得出回波頻率漂移量最小的頻率，然后進行探傷，保證了探傷過程始終工作在最佳信道環(huán)境中，從而克服了傳統(tǒng)探傷系統(tǒng)中隨機選取探傷頻段造成缺陷定位不準確的缺點。2、本系統(tǒng)中的測溫模塊隨時監(jiān)控被測工件溫度，當溫度改變量超過閾值時，停止探傷，再次換用測試工件測試頻率。此過程可保證探傷過程始終進行在頻率漂移量最小，即信道環(huán)境最好的條件下；同時根據(jù)溫度來調(diào)整聲速，保證缺陷定位的準確性，另外，測溫模塊的自動監(jiān)測溫度的過程能使探傷系統(tǒng)自適應(yīng)地工作在各種環(huán)境溫度下。3、探傷過程中先確定缺陷的大致區(qū)域，再采用超聲換能器陣列的波束成形技術(shù)集中掃描缺陷所在的大致區(qū)域，能提高掃描的精度，容易對微小缺陷進行準確定位。
4、采用建立缺陷數(shù)據(jù)庫的形式將探測到的缺陷信息存儲起來一方面便于在集中掃描微小缺陷的過程中根據(jù)相似回波信息判斷缺陷的形狀大小能信息，另一方面便于在以后探傷時提供參考，能大大縮減探傷的時間并提聞準確率，實用性強。


圖I是基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2是基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置的工作流程 圖3是實施方式中采用超聲陣列的坐標圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施和保護范圍不限于 此。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖如圖I所示，本發(fā)明提出的一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置，包括超聲波換能器陣列I、發(fā)射模塊2、頻率選擇模塊3、控制模塊4、接收模塊5、人機交互操作平臺6和測溫模塊7。其中控制模塊4分別與發(fā)射模塊2、頻率選擇模塊3、接收模塊5、測溫模塊7以及人機交互操作平臺6連接；發(fā)射模塊2與超聲波換能器陣列
I、頻率選擇模塊3和控制模塊4連接；接收模塊5與超聲波換能器陣列I、控制模塊4和人機交互操作平臺6連接。所述發(fā)射模塊2包括若干個與超聲波換能器陣列相連的發(fā)射單元，每個發(fā)射單元均由順次連接的波形緩存器23、D/A轉(zhuǎn)換器22和功率放大器21組成；所述接收模塊5包含若干個與超聲波換能器陣列相連的接收單元，每個發(fā)射單元均由順次連接的程控放大器51、濾波檢波器52、A/D轉(zhuǎn)換器53和采樣緩存器54組成。所述控制模塊4包括控制單元41、計算單元42、存儲單元43。存儲單元43存儲預(yù)先設(shè)定好的控制信息，具體包括各種典型缺陷試塊的的反射波波形、頻率估計算法、設(shè)定好的溫度變化閾值以及缺陷回波的幅度閾值。 所述控制模塊4中的計算單元42在預(yù)掃描階段，利用存儲模塊4中的頻率估計算法，計算各頻段反射回波的頻率漂移量。在探傷過程中接收反射波，根據(jù)設(shè)定的幅度閾值，利用超聲波換能器陣列行列預(yù)掃描的回波信號判斷是否存在缺陷，若存在缺陷，則計算缺陷的大致區(qū)域；所述控制單元41首先控制超聲波換能器陣列分別按行和列對被測工件進行行列方向上的預(yù)掃描，存在缺陷時，根據(jù)缺陷的大致區(qū)域計算每個陣元發(fā)射波的幅度和延時，控制每個陣元的發(fā)射來完成集中掃描，獲得發(fā)射波和缺陷反射回波之間的時延，再根據(jù)缺陷波的波形幅度和相位值判斷缺陷的類型，更新存儲單元43中的缺陷數(shù)據(jù)庫。當測溫電路顯示溫度變化量超過閾值時，系統(tǒng)停止探傷，換用完整無損的測試工件再次檢測最佳探傷頻段，同時將本次所測溫度存入數(shù)據(jù)庫，且更新計算單元42中的溫度值。所述頻率選擇模塊3包括頻率選擇器31與頻率合成器32 ;其中頻率選擇器31選用四選一頻率選擇器；頻率合成器32選用AD9958型雙通道數(shù)字頻率合成器；頻率合成器32根據(jù)控制單元41的指令，在預(yù)掃描階段將可用的超聲頻段分成若干個頻段，合成多個預(yù)掃描頻率，然后由發(fā)射模塊2根據(jù)頻率選擇器所選取的頻率，控制超聲波換能器陣列I逐個發(fā)送預(yù)掃描信號波。
上述基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置，在使用裝置進行鋼軌探傷前，首先通過人機交互操作平臺6將檢測環(huán)境內(nèi)可用頻段存儲于存儲單元43中，人機交互操作平臺6向控制t旲塊4發(fā)出指令，控制單兀41向頻率合成器32發(fā)出指令，頻率合成器32將可用頻段均分成若干段，頻率選擇器31逐段頻率選擇傳遞給發(fā)射模塊2，超聲波換能器陣列I逐個頻段發(fā)射探傷波對完整無損的測試工件進行預(yù)掃描。接收模塊5分別接收預(yù)掃描回波信號，發(fā)送給控制模塊4，計算單元42調(diào)用頻率估計算法計算回波的頻率，選出漂移量最小的頻率作為最佳探傷頻率，控制模塊將最佳頻率傳遞給頻率合成器4，頻率選擇器3選用已經(jīng)計算出來的最佳頻率通過發(fā)射模塊2控制超聲波換能器陣列I向被測鋼軌發(fā)射探傷波探傷。如果存在缺陷，控制模塊6則計算缺陷的大致區(qū)域，并控制發(fā)射模塊2集中掃描缺陷所在的大致區(qū)域，超聲波換能器陣列I接收集中掃描所獲得的缺陷反射回波，經(jīng)過接收模塊5的處理后發(fā)送到控制模塊4。控制模塊4搜索存儲單元43的缺陷數(shù)據(jù)庫，判斷缺陷的實際 大小和形狀，同時精確計算缺陷的位置，把缺陷的精確位置、實際大小和形狀輸出到人機交互操作平臺6，并更新數(shù)據(jù)庫，最后采用三維成像技術(shù)把缺陷的精確位置、實際大小和形狀顯示出來。其中，所述測溫模塊7在探傷過程中，如果監(jiān)測的環(huán)境溫度變化量超過閾值，則所述人機交互操作平臺6通過控制面板發(fā)出控制指令(開始指令、結(jié)束指令)；顯示單元接收控制模塊的輸出信息，采用三維成像技術(shù)，把缺陷的精確位置、實際大小和形狀用三維立體圖的形式、顯示出來。如圖2所示，本實施例實現(xiàn)一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷方法，其工作流程包括以下步驟
步驟1，選取一個完整無損的標準測試用鋼塊，利用人機交互操作平臺6輸入目前可用的頻段，頻率合成器32在可用頻段內(nèi)合成一組發(fā)射頻率，頻率選擇器31將可用頻段內(nèi)的頻率逐個發(fā)送給發(fā)射模塊2。發(fā)射模塊2驅(qū)動超聲波換能器陣列I按照行列順序依次掃描測試工件；
步驟2，接收模塊5處理反射回波后發(fā)射給控制模塊4中的計算單元42利用存儲模塊中的頻率估計算法計算各掃描頻點上各自的反射回波的頻率漂移量，然后選出信道環(huán)境最好即頻率漂移量最小的頻率作為本次探傷用頻率。本實施例使用基于最小二乘法的頻率估計算法，具體算法步驟如下
①提取反射回波相位
φφ : +Θ(公式 I)
其中T為反射回波采樣間隔，為初相，4Γ為頻差；fl r
^b = 2^/r^a = 0
則相位方程表示為@ = ^^ + ￡3(公式2)
③為了得到V要求e= ⑩-減(公式3)
無·—”
取最小值，通過求偏導(dǎo)數(shù)可最終得
樣)=θ(公式 4)
2 + 1^-
b 二 —~~- Σ k_ 二 2離(公式 5)
權(quán)利要求
1.一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置，其特征在于包括超聲換能器陣列、發(fā)射模塊、頻率選擇模塊、控制模塊、接收模塊、測溫模塊和人機交互操作平臺；其中控制模塊分別與接收模塊、發(fā)射模塊、頻率選擇模塊、測溫模塊以及人機交互操作平臺連接；發(fā)射模塊與超聲波換能器陣列、頻率選擇模塊和控制模塊連接；接收模塊與超聲波換能器陣列、控制模塊和人機交互操作平臺連接；其中所述超聲波換能器陣列用于超聲波發(fā)射與接收過程中聲電信號的相互轉(zhuǎn)換；所述發(fā)射模塊用于驅(qū)動超聲波換能器陣列發(fā)射超聲波；所述接收模塊用于接收和處理超聲回波信號；所述頻率選擇模塊用于超聲發(fā)射頻率的合成與選擇；所述測溫模塊用于測量被測工件的溫度；所述控制模塊接收初次掃描的各個頻率下的探測回波，并計算回波的頻率漂移量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置，其特征在于，所述發(fā)射模塊包括若干個與超聲波換能器陣列相連的發(fā)射單元，每個發(fā)射單元均由順次連接的波形緩存器、D/A轉(zhuǎn)換器和功率放大器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置，其特征在于，所述接收模塊包含若干個與超聲波換能器陣列相連的接收單元，每個發(fā)射單元均由順次連接的程控放大器、濾波檢波器、A/D轉(zhuǎn)換器和采樣緩存器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置，其特征在于，所述控制模塊包括控制單元、計算單元和存儲單元；所述頻率選擇模塊由頻率選擇器與頻率合成器組成。
5.權(quán)利要求f4任一項所述一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置的探傷方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1，頻率合成器在可用頻段內(nèi)合成一組發(fā)射頻率，選取一個完整無損的測試用工件，頻率選擇器依次選擇可用頻率發(fā)送給發(fā)射模塊控制超聲波換能器陣列向測試工件發(fā)射探測波； 步驟2，發(fā)射模塊驅(qū)動超聲波換能器陣列按照行列順序依次掃描測試工件，控制模塊將通過工件的底面回波信號逐個接收，存儲單元存儲各個頻段接收的底面回波信號頻率，計算單元計算各頻率反射回波的頻率漂移量，選擇漂移量最小的頻率為最佳探傷頻率； 步驟3，選用若干已存在典型缺陷的標準試塊，控制單元在換能器陣列平面內(nèi)建立一個直角坐標系，使發(fā)射模塊驅(qū)動超聲波換能器陣列的行列依次掃描測試工件的行列方向，得到被測工件沿行列方向上的回波信號；將由回波信號分析出來的缺陷的精確位置、實際形狀和大小存入缺陷數(shù)據(jù)庫； 步驟4，發(fā)射模塊驅(qū)動超聲波換能器陣列選擇最佳探傷頻率向行列兩個方向上發(fā)射探傷脈沖波，超聲波換能器陣列接收被測工件在行列兩個方向上的掃描回波信號，經(jīng)過接收模塊處理后發(fā)送至控制模塊，控制模塊中的計算單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的幅度閾值，利用行列兩個方向上的所述預(yù)掃描回波信號判斷是否存在缺陷，如果存在缺陷，則計算缺陷點的大致位置坐標，從而得到缺陷點的大致區(qū)域； 步驟5，控制模塊中的控制單元根據(jù)缺陷所在的大致區(qū)域計算每個陣元發(fā)射超聲波的幅度和延時，控制每個陣元對缺陷所在的大致區(qū)域發(fā)射動態(tài)聚焦和偏轉(zhuǎn)的超聲波來完成集中掃描，超聲波換能器陣列接收集中掃描所獲得的缺陷反射回波，經(jīng)過接收模塊的處理后輸出到控制模塊；步驟6，控制模塊根據(jù)集中掃描所獲得的缺陷反射回波的回波特性，搜索存儲單元中的缺陷數(shù)據(jù)庫，利用相似缺陷的信息判斷缺陷的實際大小和形狀；同時計算單元計算出缺陷的精確位置；最后把缺陷的精確位置、實際大小和形狀輸出到人機交互操作平臺，并更新缺陷數(shù)據(jù)庫； 步驟7，人機交互操作平臺的顯示單元接收控制模塊的輸出信息，采用三維成像技術(shù)將缺陷的精確位置、實際大小和形狀使用三維立體圖的形式顯示出來。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置的探傷方法，其特征在于當發(fā)射波與底面反射回波之間存在其它回波，且該回波幅度超過閾值時，認為該回波是缺陷反射回波，被測工件內(nèi)存在缺陷。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷裝置的探傷方法，其特征在于當測溫模塊監(jiān)測的環(huán)境溫度變化量超過閾值時，停止探傷，換用測試鋼塊，重新檢測最佳頻率；檢測到最佳頻率后，采用最佳頻率重新開始探傷。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于頻譜認知的自適應(yīng)超聲鋼軌探傷方法及裝置，裝置包括超聲換能器陣列、發(fā)射模塊、頻率選擇模塊、控制模塊、接收模塊、測溫模塊和人機交互操作平臺；控制模塊分別與接收模塊、發(fā)射模塊、頻率選擇模塊、測溫模塊以及人機交互操作平臺連接；發(fā)射模塊與超聲波換能器陣列、頻率選擇模塊和控制模塊連接；接收模塊與超聲波換能器陣列、控制模塊和人機交互操作平臺連接。該方法使用頻譜認知與自適應(yīng)技術(shù)進行超聲鋼軌探傷檢測，根據(jù)探傷環(huán)境的不同選用不同超聲檢測頻率以及超聲傳播速率，同時用波束成形技術(shù)發(fā)射動態(tài)聚焦和偏轉(zhuǎn)的超聲波定位缺陷的精確位置，實現(xiàn)對鋼軌缺陷形狀、大小和位置的檢測，具有高精度、自適應(yīng)、抗干擾等優(yōu)點。
文檔編號G01B17/06GK102879472SQ20121035675
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月22日
發(fā)明者韋崗, 夏嬌, 楊萃 申請人:華南理工大學(xué)