基于磁致伸缩超声导波的道岔尖轨缺陷监测实验研究

U216.3; 尖轨缺陷是道岔系统的重要安全隐患之一.研究利用平板式磁致伸缩传感器在轨底激发 30、70 和100 kHz的类水平剪切波,对尖轨轨头和轨底缺陷进行监测.首先,研究了环境温度对尖轨中特征结构反射回波波包能量的影响规律,观察到波包能量随温度近似线性增长.提出利用特征信号和基准信号能量比值的方法,有效补偿温度对监测结果的影响.其次,开展了尖轨轨头和轨底缺陷体积增大过程中的导波监测实验,利用了缺陷及其后端反射波包能量"先扬后抑"的特性,增强了导波对缺陷的识别能力.以30 和70 kHz导波为例,它们可分别识别出长20.0 mm、宽2.0 mm、深7.1mm的轨底缺陷...

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Published in北京工业大学学报 Vol. 49; no. 8; pp. 833 - 841
Main Authors 栗霞飞, 吴斌, 刘尧, 刘秀成, 李佳明, 林书毅, 马一凡
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京工业大学材料与制造学部,北京 100124%北京格创精仪科技有限公司,北京 102629%北京全路通信信号研究设计院集团有限公司,北京 100073 01.08.2023
Subjects
道岔尖轨
磁致伸缩
能量
缺陷
defect
magnetostriction
switch rail
缺陷监测
defect monitoring
超声导波
ultrasonic guided wave
energy
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ISSN0254-0037
DOI10.11936/bjutxb2022020011

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Summary:U216.3; 尖轨缺陷是道岔系统的重要安全隐患之一.研究利用平板式磁致伸缩传感器在轨底激发 30、70 和100 kHz的类水平剪切波,对尖轨轨头和轨底缺陷进行监测.首先,研究了环境温度对尖轨中特征结构反射回波波包能量的影响规律,观察到波包能量随温度近似线性增长.提出利用特征信号和基准信号能量比值的方法,有效补偿温度对监测结果的影响.其次,开展了尖轨轨头和轨底缺陷体积增大过程中的导波监测实验,利用了缺陷及其后端反射波包能量"先扬后抑"的特性,增强了导波对缺陷的识别能力.以30 和70 kHz导波为例,它们可分别识别出长20.0 mm、宽2.0 mm、深7.1mm的轨底缺陷和长38.6 mm、宽2.0 mm、深10.1 mm的轨头缺陷.上述研究表明,磁致伸缩导波技术可以实现道岔尖轨缺陷的有效监测,具有重要的工程应用前景.
ISSN:0254-0037
DOI:10.11936/bjutxb2022020011