巴克豪森噪声方法在钢轨应力检测中的研究

• 作 者: 杨雅荣
• 机 构: 南京航空航天大学
• 出 处: 南京航空航天大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 巴克豪森噪声 无缝线路 轨温 半高全宽 峰宽比

随着无缝钢轨的大量铺设,钢轨的温度应力检测也显得越来越重要。本论文提出一种采用巴克豪森噪声技术检测钢轨的温度应力。首先,本论文从理论上分析了铁磁材料的磁化过程,介绍了巴克豪森信号产生的过程和本质、无缝钢轨的温度应力和钢轨的伸缩量,深入的研究了巴克豪森信号的主要影响因素,如应力、硬度、平均晶粒直径和微小裂纹等;其次,搭建了巴克豪森应力检测实验平台,包括分析不同外加激励强度下的巴克豪森信号的变化情况,依据巴克豪森信号频谱特点设计了检测线圈和信号调理电路,编写matlab数据采集程序和BCB调用matlab引擎的实时采集程序,为后续的在线高速巡检钢轨应力提供了有利条件。在前期工作基础上,引入了半高全宽的概念,提出了新的特征值——峰宽比,即包络线的峰值与半高全宽之比,并得到了一致的单调关系,从而提高了检测应力的精度。接着,对铁磁材料的应力和硬度进行检测,从信号包络线的角度分析了应力和硬度对信号的影响方式,初步验证该测试系统检测应力的可行性。将该检测系统应用在钢轨的温度应力检测上,分析了钢轨应力和温度对巴克豪森信号的变化关系,以及提离效应对信号的影响程度,并对检测系统的重复性和精度进行了实验分析。最后,在昆山站进行了现场钢轨拉伸试验,通过现场调试和数字滤波器的参数设置排除了外界干扰因素,得出了巴克豪森噪声信号与应力的单调变化趋势,为后期进行钢轨应力检测作了铺垫。