基于正交编解码的钢轨探伤数据信噪比提升研究

作     者：梅田 张玉华 张世红 李忠 熊龙辉 

作者机构：中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所 北京铁科英迈技术有限公司 

出 版 物：《中国铁道科学》 (China Railway Science)

年 卷 期：2024年第05期

页      面：67-76页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划揭榜挂帅课题(K2021G001) 中国铁道科学研究院集团有限公司院基金课题(2022YJ156) 

主　　题：钢轨探伤 双拍正交编解码 幻象波 换能器串扰 伤损报警 

摘      要：超声波检测作为钢轨探伤的重要手段已得到广泛应用，但使用传统超声发射接收技术会因幻象波和换能器串扰而造成超声探伤检测数据信噪比较低。为此，基于幻象波和换能器串扰的影响机理，并根据超声换能器压电晶片激发超声波频率与加载换能器压电晶片高压脉冲激励频率相同的特点，研究双拍正交编解码技术，即采用正交频率的高压脉冲激励信号作用于超声换能器压电晶片以产生频率正交的超声发射信号，通过对应的解码方式实现幻象波和换能器的串扰抑制，以达到提高探伤检测数据信噪比的目的；通过搭建超声系统试验平台，完成对国标伤损探伤A显、B显试验数据分析。结果表明：对于A显数据，双拍正交编解码技术对幻象波和换能器串扰的抑制作用强于对伤损回波信号抑制作用，平均抑制比为10.39 dB；对于B显数据，采用双拍正交编解码模式时伤损检出率为100%，对幻象波和换能器串扰消除亦为100%；相较于传统超声发射接收模式，采用双拍正交编解码的超声发射接收技术可在不影响伤损检出率的前提下，消除幻象波和换能器串扰影响，提高超声探伤检测数据信噪比，减少伤损误判漏判。