仪器仪表学报

作者：胡松涛1，石文泽1

单位：胡松涛1，石文泽1,3，卢超1,2，陈果1，沈功田1,（1?南昌航空大学 无损检测技术教育部重点实验室南昌330063； 2?上饶师范学院大数据分析与云检测重点实验室上饶334001； 3?中科院声学研究所 声场声信息国家重点实验室北京100190）,

关键词：关键词：钢轨;电磁超声;踏面斜裂纹;表面波;同步挤压小波变换;B扫成像

基金：*基金项目：国家自然科学基金(51705231)、江西省自然科学基金(20192ACBL20052)、江西省科技厅科技计划 (20192BCD40028)、南昌航空大学研究生创新专项资金（校级项目）(YC2019039)、江西省青年科学基金(20181BAB216020)、声场声信息国家重点实验室开放课题(SKLA201912)、江西省教育厅科技项目(GJJ170613)资助

摘要：钢轨踏面在车轮的重复载荷作用下会产生滚动接触疲劳裂纹。钢轨踏面裂纹是典型的滚动接触疲劳裂纹，该类裂纹容易从轨头往下发展导致钢轨断裂，对行车安全造成重大隐患。首先采用有限元数值方法分析超声表面波与钢轨踏面裂纹的作用规律，研究了低频超声表面波在不同倾角、不同深度踏面裂纹上的散射特性及反射回波时域信号响应特点。其次，设计制作了中心频率为0?3MHz的表面波电磁超声换能器（EMAT），对钢轨踏面斜裂纹进行B扫成像检测，以更好地识别显示裂纹。为克服EMAT提离对信号回波的影响以及适应快速巡查检测，对裂纹反射回波采用同步挤压小波变换（SWT）进行去噪和重建，实现了B扫快速成像。研究结果表明，所设计的表面波EMAT能够有效地检测钢轨踏面上的多个裂纹，采用同步挤压小波变换处理回波信号后，超声回波信噪比至少提高8?83dB，可显著提高B扫成像清晰度和检测速度。

来源：2020年第1期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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