一种基于小波变换提取轮辋超声波探伤信号的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102636577A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102636577A(43)申请公布日2012.08.15(21)申请号201210078874.X(22)申请日2012.03.23(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市白下区御道街29号(72)发明人赵阳梅劲松(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人许方(51)Int.Cl.G01N29/44(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图66页(54)发明名称一种基于小波变换提取轮辋超声波探伤信号的方法(57)摘要本发明公开了一种基于小波变换提取轮辋超声波探伤信号的方法，具体涉及针对机车车轮在线自动探伤装置在工业现场采集到的复杂离散信号而提出的一种辨识有效信号的方法。该方法主要步骤如下：载入采集到的原始数据，对原始信号进行小波多分辨分析，将小波变换后得到的各层系数做门限阈值处理，再把小波系数做逆变换重构信号。去噪完毕后，有效信号可以提取正检波包络曲线，以便读取探伤报告和在用户界面中显示。本方法与用传统的数字滤波器提取有效信号相比，回波的峰值损失小，能极大地提高了缺陷检出率，避免了漏检的可能性；去噪效果明显，有效信号较为平滑，能有效地将脉冲信号从高频噪声中提取出来，避免了误检的可能性。CN1026357ACN102636577A权利要求书1/1页1.一种基于小波变换提取轮辋超声波探伤信号的方法，用于处理通用型机车车轮的在线自动探伤装置的数字信号，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、载入机车车轮在线自动探伤装置采集到的原始数据信号；步骤2、确定小波基函数和分解的层次N，然后采用Mallat算法对原始数据信号进行N层小波分解，得到小波系数，所述小波系数由第N层的尺度系数和第1层到第N层细节系数组成；步骤3、根据需求选用合理的阈值量化函数，为小波分解后得到的各层细节系数设置阈值并做阈值量化处理；步骤4、结合小波基函数，将阈值量化过后的小波系数进行一维信号的小波重构，得到去噪后的有效超声波探伤信号；步骤5、根据有效超声波探伤信号提取正检波包络曲线，然后判断其是否存在缺陷；步骤6、对于没有缺陷的正检波包络曲线，将各采样点数作为横坐标，将各采样点对应的幅度作为纵坐标绘出超声波A型显示图像，并直接在用户界面中显示；对于存在缺陷的正检波包络曲线，进入下一步骤进行处理；步骤7、根据步骤6的方法绘出存在缺陷的正检波包络曲线的超声波A型显示图像，根据A型显示图像中缺陷的回波峰值所对应的采样点数估算该缺陷的位置，根据与该回波峰值所对应的回波幅度估算该缺陷的大小。2.根据权利1要求所述的一种基于小波变换提取轮辋超声波探伤信号的方法，其特征在于：所述步骤2是选择Daubechies小波系中的db4小波基函数，采用Mallat算法对原始数据信号进行3层小波分解，其特征尺度是23。3.根据权利1或2要求所述的一种基于小波变换提取轮辋超声波探伤信号的方法，其特征在于：所述步骤3是采用软阈值作为阈值量化函数对各层细节系数分别设置阈值。4.根据权利3要求所述的一种基于小波变换提取轮辋超声波探伤信号的方法，其特征在于：步骤3所述的软阈值量化函数的形式为：；其中：表示阈值，，；式中，为采样点数，为噪声标准方差，，表示每层分解后对应的细节系数的个数，。2CN102636577A说明书1/5页一种基于小波变换提取轮辋超声波探伤信号的方法技术领域[0001]本发明涉及无损检测领域，主要应用在机车车轮的在线自动探伤领域中，尤其涉及一种基于小波变换提取轮辋超声波探伤信号的方法。背景技术[0002]近年来，随着高速重载战略的实施和大批客运专线的相继开通，我国铁路呈现出一个前所未有的良好发展态势。自20世纪90年代末至今，我国铁路己经成功进行了6次提速，同时，铁路运输速度和能力的稳步提升意味着对高速客运以及重载货运列车提出了更高的要求，尤其是列车车轮的安全性尤为重要。[0003]机车轮辋分担着整车的压力，伴随着列车急刹车，外部恶劣的环境侵蚀和人为护理不当等原因，其是否存在缺陷在列车安全检测中就显得非常重要了。在实际工程中，检查轮辋的缺陷是复杂的：机车轮辋缺陷形式千变万化，如剥落、裂纹、磨耗等，其产生的位置也各不相同；工业现场又有着不同种类和复杂程度各异的噪声在干扰着，其主要包括随机噪声和相干噪声，随机噪声包括环境噪声、材料噪声和电子电路噪声等，是由各种随机因素综合而成的，其频带很宽，在探伤过程中随机出现，将有效信号污染甚至湮没。[0004]目前，国内的机车车轮的在线自动探伤装置通常配合安装于一段专用的检测轨道处，主要由压电超声换能探头阵列、现场信息采集单元和集中分析控制中心等部分组成，其组成如图1所示。但当