[发明专利]一种分段式调节最小均方反卷积钢轨裂纹信号复原方法

说明书

一种改进的分段式调节的最小均方反卷积钢轨裂纹信号复原方法，本发明解决了通过声发射探头激励出与钢轨断裂过程相同特性的声发射信号问题。本发明步骤为：一、将已知脉冲信号由声发射探头输入钢轨；二、输出与输入做FFT变换，二者频谱相除得系统特性初值；三、对系统特性最小均方滤波；四、重复步骤三至还原误差小于预设值，输出系统脉冲响应；五、由裂纹信号与系统脉冲响应反卷积得反演信号。六、根据钢轨不同频率段衰减程度设定权值，将反演信号时域成分加权叠加得最终输入信号。本发明用分段调节最小均方反卷积方法在钢轨中反演出裂纹声发射信号，改进了现有声发射测试中裂纹源模拟方法，更加安全易于实施，有较强的理论与工程实际意义。

技术领域

本发明涉及钢轨裂纹信号检测领域的方法，具体涉及一种改进的分段式调节最小均方反卷积钢轨裂纹信号复原方法。

背景技术

随着“复兴号”投入运营，我国高铁建设进入大规模建设的高峰时期，也是大量新线投入运营高峰的时期。在我国铁路旅客列车速度的提高和货物列车轴重的增加的同时，钢轨服役时受到交变弯曲应力和横向应力而产生磨损、塑性变形及疲劳损伤增多，钢轨性能会加快劣化。而大量钢轨处于超负荷运行及超期服役状态，若钢轨断裂失效则很有可能引发重大断轨事故。因此，对在役钢轨进行高效实时的伤损检测，实现对潜在事故的提早预报是当下亟待解决的保障高铁安全运行的关键技术问题。

由于钢轨裂纹活动时会产生大量声发射现象，声发射信号包含了大量与动态裂纹直接相关的信息，因此声发射检测技术可以用于动态裂纹特性研究，通过对行车负载下钢轨中信号的被动式实时监听，能够检测出裂纹萌生及扩展情况，非常适合于对钢轨包含伤损的严重等级乃至钢轨寿命阶段的评估，从而及早采取相应的维护措施。

由于声发射检测技术的被动式特性，对于成型声发射设备可靠性的现场检测需要人为对钢轨施加模拟的裂纹源，而目前在钢轨现场实验与测试中对裂纹源的模拟大多采用断铅芯、人为划刻裂纹或对钢轨试件施加较大液压直至钢轨断裂等方法，存在与实际裂纹信号特性相差较大，代价过高、难于实施等缺点。其次，由于传感器本身的频率特性存在缺陷，目前研究中所接收的声发射信号都不同程度上受到了传感器特性的扭曲，不利于声发射源特性的研究与还原。因此本发明提出一种改进的分段式调节最小均方误差反卷积钢轨裂纹信号复原方法，可通过本方法针对不同的传感器测量系统还原出实际钢轨断裂过程中的初始裂纹源，并通过声发射探头激励的方式在钢轨中反演出与实际钢轨断裂过程中相同的裂纹声发射信号。

发明内容

本发明提出了一种改进的分段式调节最小均方反卷积钢轨裂纹信号复原方法。结合所提出的方法，能够实现在钢轨中激励出与实际钢轨断裂过程相同的裂纹声发射信号，从而模式实际的裂纹声发射信号，降低声发射采集设备的测试成本与研究成本，为声发射源特性的研究与解释提供一种新方法。