基于漏磁原理钢轨裂纹高速检测

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonMagneticFluxLeakageforHighSpeedRailtrackDetectionAThesisinElectromagneticNon-destructiveEvaluationbyJiaXiaoyuanAdvisedbyProfessorTianGuiyunandAssociateProfessorW

2、angHaitaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringFebruary,2012承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用

3、影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：_南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着铁路大规模的发展，列车的安全显得愈来愈重要。钢轨的健康是列车安全运行的基础。电磁无损检测中的漏磁检测技术具有探头结构简单、无污染、检测灵敏度高，可实现非接触测量，从而实现钢轨缺陷的快速巡检。因此本论文采用漏磁检测技术对钢轨裂纹进行高速检测。本论文首先介绍了目前常用的钢轨缺陷检测方法极其优劣性，然后理论简述了漏磁高速检测的原理及典型缺陷信号特征，并指出由于漏磁检测装置的运动所带来的钢轨动

4、态磁化和涡流效应问题。针对钢轨动态磁化问题，从钢轨的磁化机理出发，采用巴克豪森噪声方法研究了钢轨被充分磁化大致所需要的时间，并分析了激励电压大小对该磁化时间的影响。从理论上计算出，在缺陷漏磁信号有效的前提下，为了得到更高的检测速度，漏磁高速检测系统中最优的磁轭尺寸和激励电压，优化了励磁结构。随后搭建了基于漏磁技术的钢轨缺陷高速检测试验平台，包括无损探伤仪、反向磁化装置、三维传感器、信号调理电路以及数据采集系统。在该试验平台上，采用不同的励磁结构进行高速检测试验，并将实验结果与理论值进行分析对比，最终确定了本高速漏磁检测系

5、统的磁轭尺寸和激励电压大小，以及在此条件下系统所能达到的最高检测速度。在钢轨充分磁化的基础上，采用Matlab软件对漏磁高速检测数据进行分析与处理。通过建立人工神经网络对缺陷参数进行定量研究。将速度作为BP神经网络的样本来消除涡流效应对数据分析与处理的影响。且使用其他缺陷数据对该神经网络进行验证。实验结果表明，在一定的精度范围内，该系统能够对钢轨缺陷宽度、深度、角度参数进行定量分析。根据深度参数可对钢轨健康状况进行评估。最后，对本论文的工作进行了总结，并对进一步的研究工作提出了若干建议。关键词：漏磁，钢轨高速检测，速度效

6、应，巴克豪森噪声，人工神经网络I基于漏磁原理的钢轨裂纹高速检测AbstractWiththerapiddevelopmentofrailway,trainsafetyisbecomingmoreandmoreimportant.Therailhealthisthebaseofthetrainsafety.Magneticfluxleakage(MFL),oneoftheElectromagneticNDEmethods,hassimplestructure,nopollutionbuthighsensitivity.Th

7、ereisnoneedofcontactwhiletesting,sotomakearapidraildefectinspectionpossible.Withtheseadvantages,itisappliedinthispapertohigh-speedrailcrackdetection.Firstly,thispapercompareddifferentcurrentraildefectdetectionmethods.ThentheprincipleofMFLathigh-speeddetectionisin

8、troducedaswellastypicalsignalcharacteristics.Duetothemovementofdetectiondevice,therailmagnetizationandeddycurrentareinevitable.Tosolvethefirstproblem,MagneticB