Алгоритм пространственно-временной обработки эхо-сигналов при скоростной дефектоскопии рельсов железнодорожного пути

• Автор: Угольков, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 175 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Системы неразрушающего контроля на железной дороге и оборудование, используемое в существующих вагонах-дефектоскопах
1.1 Назначение и принципы обработки эхо-сигналов ультразвукового вагона-дефектоскопа
1.2 Дефекты рельсов, эхо-сигналы от которых обнаруживаются ультразвуковыми методами

1.3 Способы представления эхо-сигналов

1.4 Приборы и средства, используемые в ультразвуковых вагонах-дефектоскопах

1.5 Методы и алгоритмы обнаружения дефектов с использованием одноэлементных и многоэлементных датчиков
1.6 Постановка и структура решения задачи получения дополнительных параметров дефекта в рельсе
1.7 Выводы
ГЛАВА 2 Модель распространения и отражения ультразвуковых сигналов от различных дефектов в рельсе для многоэлементных пьезоэлектрических преобразователей
2.1 Пространственно-временная модель распространения и отражения сигналов в рельсе
2.2 Алгоритмы расчета пространственно-временной модели распространения ультразвуковых сигналов
2.3 Модель датчика ультразвуковых колебаний
2.4 Алгоритм расчета эхо-сигналов в призме и рельсе для точечного дефекта

2.5 Алгоритм расчета эхо-сигналов в рельсе для плоских дефектов с различной ориентацией в пространстве
2.6 Результаты моделирования алгоритма расчета эхо-сигналов в призме и рельсе для точечного дефекта
2.7 Выводы
ГЛАВА 3 Алгоритм определения пространственных координат дефекта в рельсе с использованием многоэлементных пьезопреобразователей
3.1 Алгоритм оценки местоположения дефекта в плоскости поперечного сечения рельса
3.2 Результаты компьютерного моделирования адаптивного алгоритма определения местоположения дефекта
3.3 Алгоритм оценки угла ориентации плоского дефекта в плоскости продольного сечения рельса
3.4 Результаты компьютерного моделирования адаптивного алгоритма определения угла ориентации плоского дефекта
3.5 Выводы
ГЛАВА 4 Экспериментальное исследование алгоритма оценки параметров дефекта в рельсе с использованием многоэлементных датчиков
4.1 Разработка и изготовление экспериментальной установки
4.2 Разработка и изготовление многоэлементных датчиков
4.3 Экспериментальное исследование алгоритма оценки местоположения дефекта в плоскости поперечного сечения рельса
4.4 Экспериментальное исследование алгоритма оценки дополнительных угловых координат дефекта в плоскости продольного сечения рельса
4.5 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Лицевая панель программы для моделирования эхо-сигналов от МПЭП, на языке МаЫаЬ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Программа расчета эхо-сигналов для МПЭП, на языке МаЫаЬ
ПРИЛОЖЕНИЕ В Программа расчета импульсных характеристик канала распространения сигналов в призме и рельсе для точечного дефекта, на языке С
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Программа расчета импульсных характеристик канала распространения сигналов в призме и рельсе для плоского дефекта, на языке С
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Программа расчета матрицы весовых коэффициентов, на языке МаЫаЬ
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Программа отображения дефекто-грамм, на языке МаЫаЬ
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Блок-диаграмма формирования и генерирования зондирующего сигнала, на языке ЕаЬУІЕТЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Блок-диаграмма записи и отображения эхо-сигналов от МПЭП, на языке ЕаЬУІЕУҐ
ПРИЛОЖЕНИЕ И Блок-диаграмма обработки эхо-сигналов от МПЭП, на языке ЬаЬУ1ЕУ
ПРИЛОЖЕНИЕ К Блок-диаграмма весовой обработки эхо-сигналов от МПЭП, на языке ЬаЬУ1ЕУ

вагона-дефектоскоп а и на В-развертке привязываться не ко времени £пэп перемещения датчика, а непосредственно к координатам жпэп пути
й’пэп = Ув ■ £пэп- (1-13)
Но на В-развертке огибающие эхо-сигналов отображаются не полностью, а только те части, которые превышают пороговый уровень Но
и{х пэпД) = <
1, при и (жпэп ,і) > Но;
(1.14)
О, при Н(жпэпП) < Н0.
где и (жпэп, Д _ логический уровень огибающей Н (жпэП) Д эхо-сигнала, зависящий от времени Ь распространения УЗК и координаты жпэп датчика вдоль рельса.
В скоростной ультразвуковой дефектоскопии используют В-разверт-ку в качестве основного источника информации о дефектах. А-развертка отображает эхо-сигнал только за одно зондирование и оператору достаточно трудно уловить наличие дефекта при высокой скорости движения вагона-дефектоскопа и на большой протяженности пути. Поэтому В-развертка имеет несравнимые преимущества.
Реальная дефектограмма будет несколько отличаться от приведенной выше. Каждый ПЭП имеет свою диаграмму направленности и при их перемещении дефект сначала будет отражать часть энергии зондирующего сигнала, приходящаяся на край диаграммы направленности ПЭП. Так как сигнал от ПЭП до дефекта распространяется под некоторым углом к поверхности зондирования, то и расстояние г до дефекта будет несколько больше, чем глубина к его залегания. При дальнейшем перемещении ПЭП расстояние и направление на дефект будут меняться. Достигнув некоторого наименьшего значения при минимальном удалении ПЭП от дефекта, расстояние г между ПЭП и дефектом снова начнет увеличиваться. Также следует учесть, что расстояние меняется не по линейному закону. Все это приводит к тому, что сигналы от дефектов на дефектограмме будут представлять не прямую линию, а несколько изогнутую кривую и{хпэпД)-