基于插值互相关的超声钢轨探伤直达波自适应分离算法

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1、硕士学位论文基于插值互相关的超声钢轨探伤直达波自适应分离算法作者姓名陈增辉学科专业通信与信息系统指导教师韦岗教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月Anadaptiveseparationalgorithmfordirectwavedetectionofultrasonicrailflawdetectionbasedoninterpolationcross-correlationADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChenZen

2、ghuiSupervisor：Prof.WeiGangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China2分类号：TB559学校代号：10561学号：201520108973华南理工大学硕士学位论文基于插值互相关的超声钢轨探伤直达波自适应分离算法作者姓名：陈增辉指导教师姓名、职称：韦岗、教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：通信与信息系统研究方向：现代通信理论与技术论文提交日期：2018年4月11日论文答辩日期：2018年6月2日学位授予单位：华南理工大学学位授

3、予日期：年月日答辩委员会成员：主席：丁泉龙教授委员：韦岗、王一歌、曹燕摘要超声钢轨探伤是一个十分重要的课题，它决定着铁路运输的安全。铁道部规定定期需要对铁路进行探伤检测。尤其对于高铁，高铁在晚上是不运行的，即每晚都需要对高铁进行探伤检测，高密度的探伤检测要求高精度检测的效果。而在钢轨探伤检测中，由于检测信号采用线性调频信号，检测结束后对探伤结果进行分析时存在直达波干扰。因此有必要研究适合超声钢轨探伤的直达波抑制方法。当使用自适应滤波器对接收信号进行直达波抑制处理时，滤波器参考信号的选取决定着自适应滤波算法的

4、性能以及直达波抑制的效果。由于参考信号是用来拟合直达波的，参考信号与接收信号中直达波成分强相关时，直达波滤除会有较好的效果。所以，本文重点在于如何拟合出与接收信号中直达波成分最相关的参考信号，主要贡献在于：1.针对使用另一路接收信号模拟参考信号所带来的问题，即没有利用先验知识模拟、自适应滤波器两路输入中的反射波成分比较相似；以及人为估计直达波成分模拟参考信号所带来的参考信号与直达波相关性不够大的问题。本文研究了一种基于插值互相关的参考信号选取算法，利用发射信号加上插值互相关算法，模拟出的参考信号有效解决了传

5、统参考信号选取方法没有利用先验知识模拟、参考信号与直达波相关性不大等问题。2.不同于探地雷达直达波分离的是，钢轨探伤所使用的超声信号比探地雷达所使用的电磁信号波长更长，对信号进行采样并利用自适应滤波器分离直达波时容易引入采样估计误差。针对上述问题，本文研究了一种采样率遍历法结合插值互相关算法的方法，有效解决了因超声信号波长较长所引入的采样估计误差的问题，进一步提升直达波抑制精确度。3.为了能够简单方便地模拟实际钢轨探伤场景中的直达波抑制效果，基于上述方法，参与研制了一套基于超声钢轨探伤的软硬相结合的检测系统

6、，完成了对该系统的测试，并针对实际钢轨探伤场景下进行了模拟直达波抑制实验，并对比了本文研究的参考信号选取方法与传统参考信号选取方法下的直达波抑制效果，并取得了良好的对比效果，验证了本文所研究的方法的可行性。关键字：超声钢轨探伤；插值互相关；直达波抑制；线性调频信号IAbstractUltrasonicrailflawdetectionisaveryimportantissue,whichdeterminesthesafetyofrailwaytransportation.TheMinistryofRailw

7、aysrequiresregularinspectionandinspectionofrailways.Especiallyforhigh-speedrail,weknowthathigh-speedrailsdonotoperateatnight,thatis,high-speedrailsneedtobedetectedeverynight,andhigh-densityinspectionsrequirehigh-precisioninspections.Intherailflawdetectiont

8、est,sincethedetectionsignaladoptsalinearfrequencymodulationsignal,thereisadirectwaveinterferenceintheanalysisoftheflawdetectionresultaftertheendofthedetection.Therefore,itisnecessarytostudythedirectwavesuppre