基于奇异值分解的超声钢轨探伤中直达波自适应抑制算法

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1、硕士学位论文基于奇异值分解的超声钢轨探伤中直达波自适应抑制算法直达波自适应抑直达波自适应抑制算法制算法作者姓名资灵薇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SVD-basedadaptivealgorithmfordirectwavesuppressioninultrasonicrailflawdetectionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZiLingweiSupervisor：Prof.WeiGangSouthChinaUnivers

2、ityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TN559学校代号：10561学号：201520109024华南理工大学硕士学位论文基于奇异值分解的超声钢轨探伤中直达波自适应抑制算法作者姓名：资灵薇指导教师姓名、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予日期：年月日答辩委员会成员：主席：丁泉龙委员：韦岗王一歌曹燕摘要中国作为世界高铁大国，目前其高铁运营里程已经达到了2.5万公里，位居世界第

3、一，并仍以每年4.5%的增速加固自己的领跑地位。高铁建设作为一项超级工程，是中国经济发展的奇迹，其稳居全球首位的“中国速度”大大加快了中国的物资、人员运输。钢轨作为铁路运输的承载组件，直接影响铁路运输安全。但超负荷运营使钢轨损伤发生率高，因此铁道部强制规定每条线路每年必须检测5至10次。随着我国铁路里程的高速增长，以及高铁、各大城市地铁的兴建，对钢轨探伤的精度要求也越来越高。本文在查阅大量文献的基础上，概述了超声钢轨探伤技术的原理、发展历史和研究现状，分析了利用超声进行探伤检测的优点及存在的直达波干扰问题，并概括了直达波抑制研究的国内外研究现状；在此基础上

4、，开展了对超声钢轨探伤中直达波抑制算法的研究，主要包括以下几个方面：1.针对超声钢轨探伤中的直达波抑制问题，由于从接收信号中很难得到直达波和反射信号的先验知识，且传输通道是无法预知的，因此本文使用基于可变参数自适应滤波的直达波抑制方法。2.可变参数自适应滤波通过自适应算法调整参数，本文研究比较最小均方算法和递归最小二乘算法两种自适应算法在超声钢轨探伤中的直达波抑制性能，通过数值仿真选取性能较优的递归最小二乘算法应用于本文场景。3.针对自适应滤波中所需的参考直达波信号，提出利用单测量点数据构造Hankel矩阵，再对矩阵进行奇异值分解去噪，提取参考直达波信号。

5、4.使用仿真数据和基于实验室自主研发的超声探伤平台测得的实测数据，对本文提出的基于奇异值分解的超声钢轨探伤中直达波自适应抑制算法进行实验，实验结果证明本文算法对直达波有较好的抑制性能。关键词：超声钢轨探伤；直达波抑制；奇异值分解；自适应滤波IABSTRACTAstheworld’slargesthigh-speedrailcountry,China’shigh-speedrailhasreached25,000kilometersofitsoperationalmileage,rankingfirstintheworld,anditisstillmaint

6、ainingitsleadingpositionwithanannualgrowthrateof4.5%.Theconstructionofhigh-speedrailasasuper-projectisamiracleofChina'seconomicdevelopment.Itsglobal"Chinaspeed"hasgreatlyacceleratedChina'stransportationofgoodsandpersonnel.Rails,asthecarryingcomponentofrailwaytransportation,directl

7、yaffectthesafetyofrailwaytransportation.However,theoverloadoperationhascausedahighincidenceofraildamage.Therefore,theMinistryofRailwayshasstipulatedthateachlinemustbetested5to10timesayear.WiththerapidgrowthofChina'srailwaymileage,andtheconstructionofhigh-speedrailwaysandsubwaysinm

8、ajorcities,theaccuracyrequirement