钢轨漏磁信号滤波方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钢轨漏磁信号滤波方法及装置，该方法包括：确定待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，待检测钢轨纵向传感器的阵列为钢轨顶面处平行于钢轨延伸方向的等间距放置的多个霍尔传感器；根据待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，利用多个霍尔传感器采集待检测钢轨顶面的漏磁信号；根据待检测钢轨顶面的漏磁信号构建自适应滤波参考信号；利用自适应滤波参考信号对钢轨顶面的漏磁信号进行滤波，以获取待检测钢轨纵向传感器阵列的每个通道的滤波结果。本发明专利技术可以对待检测钢轨纵向传感器阵列的漏磁信号实现最优滤波，滤波效果较好。

【技术实现步骤摘要】
钢轨漏磁信号滤波方法及装置
本专利技术涉及铁路钢轨检测
，尤其涉及一种钢轨漏磁信号滤波方法及装置。
技术介绍
铁路钢轨由于长期服役，受到列车重复动载荷作用，在轮对作用的钢轨轨距角处会产生接触疲劳裂纹。漏磁检测技术因其传感器结构简单、检测灵敏度高、非接触、对工件表面清洁度要求不高等特点，非常适用于钢轨表面裂纹的高速巡检。钢轨漏磁检测设备在采集和传输漏磁信号的过程中，由于机车振动、信号漂移、工频干扰、白噪声干扰等情况的发生，使得其采集到的钢轨顶面缺陷漏磁信号都带有噪声、振动等干扰，而且干扰信号与缺陷信号频谱重叠，幅值相近，会使得微小缺陷的漏磁信号淹没在噪声中，最终导致漏磁信号特征提取困难。由于干扰信号与缺陷信号的特点，频域滤波和卡尔曼滤波都不适用于该漏磁信号的滤波，但是自适应滤波器在干扰信号和缺陷信号的统计特性未知或难以获知的情况下，依然能够实现对带噪信号的滤波。然而，采用自适应滤波方法需要获得不含有缺陷信息的纯噪声信号作为参考信号才能对漏磁信号进行有效滤波，而在实际钢轨巡检中，传感器阵列中每个传感器所测漏磁信号都有可能含有缺陷信息，若采用自适应滤波的方法，就必须构建出合理的虚拟通道作为参考信号，才能对多通道传感器阵列的漏磁信号实现最优滤波，现有技术目前并无此类方法。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种钢轨漏磁信号滤波方法，用以对待检测钢轨纵向传感器阵列的漏磁信号实现最优滤波，滤波效果较好，该方法包括：确定待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，所述待检测钢轨纵向传感器的阵列为钢轨顶面处平行于钢轨延伸方向的等间距放置的多个霍尔传感器；根据待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，利用多个霍尔传感器采集待检测钢轨顶面的漏磁信号；根据待检测钢轨顶面的漏磁信号构建自适应滤波参考信号；利用自适应滤波参考信号对钢轨顶面的漏磁信号进行滤波，以获取待检测钢轨纵向传感器阵列的每个通道的滤波结果。本专利技术实施例还提供一种钢轨漏磁信号滤波装置，用以对待检测钢轨纵向传感器阵列的漏磁信号实现最优滤波，滤波效果较好，该装置包括：阵列间距确定模块，用于确定待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，所述待检测钢轨纵向传感器的阵列为钢轨顶面处平行于钢轨延伸方向的等间距放置的多个霍尔传感器；漏磁信号采集模块，用于根据待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，利用多个霍尔传感器采集待检测钢轨顶面的漏磁信号；参考信号构建模块，用于根据待检测钢轨顶面的漏磁信号构建自适应滤波参考信号；滤波模块，用于利用自适应滤波参考信号对钢轨顶面的漏磁信号进行滤波，以获取待检测钢轨纵向传感器阵列的每个通道的滤波结果。本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。本专利技术实施例中，通过确定待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，并根据待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，利用多个霍尔传感器采集待检测钢轨顶面的漏磁信号，再根据待检测钢轨顶面的漏磁信号构建自适应滤波参考信号，最终利用自适应滤波参考信号对钢轨顶面的漏磁信号进行滤波，即可获取待检测钢轨纵向传感器阵列的每个通道的滤波结果，在此过程中，根据钢轨顶面的漏磁信号构建出了自适应滤波参考信号，可以对待检测钢轨纵向传感器阵列的漏磁信号实现最优滤波，滤波效果较好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1为本专利技术实施例中钢轨漏磁信号滤波方法的流程图一；图2为本专利技术实施例中钢轨漏磁信号滤波方法的流程图二；图3为本专利技术实施例中钢轨漏磁信号滤波装置的结构示意图一；图4为本专利技术实施例中钢轨漏磁信号滤波装置的结构示意图二；图5为本专利技术实施例中基于纵向传感器阵列的钢轨顶面缺陷示意图；图6为本专利技术实施例中最大目标矩形槽缺陷Hx与Hy分量漏磁场强度示意图；图7为本专利技术实施例中构建虚拟通道算法流程图；图8为本专利技术实施例中单通道自适应滤波结构图；图9为本专利技术实施例中多通道自适应滤波结构图；图10为本专利技术实施例中实施例1中原始漏磁信号的滤波结果示意图；图11为本专利技术实施例中实施例1中通道1信号滤波结果示意图；图12为本专利技术实施例中实施例1中通道2信号滤波结果示意图；图13为本专利技术实施例中实施例2中原始漏磁信号的滤波结果示意图；图14为本专利技术实施例中实施例2中通道1信号滤波结果示意图；图15为本专利技术实施例中实施例2中通道2信号滤波结果示意图；图16为本专利技术实施例计算机设备示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。图1为本专利技术实施例提供的一种钢轨漏磁信号滤波方法的流程图一，如图1所示，该方法包括：步骤101、确定待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，所述待检测钢轨纵向传感器的阵列为钢轨顶面处平行于钢轨延伸方向的等间距放置的多个霍尔传感器。在实施例中，纵向传感器阵列为钢轨顶面处平行于钢轨延伸方向的等间距放置的多个霍尔传感器，相邻传感器的间距为d，且d值较小，其背景磁场相近，噪声信号电压输出幅值也相近，所以其采集的磁场信号的噪声同步而缺陷漏磁信号在相位上产生差异。具体应用时，可以通过理论公式计算矩形槽缺陷漏磁场Hx、Hy分量的宽度，从而确定完全分离两个缺陷漏磁信号情况下的传感器最优间距，使得在钢轨缺陷检测时，采集的多通道漏磁信号具有纯噪声信号必定存在于某一通道的特点，这为噪声通道重构提供理想原始漏磁信号，其中，基于纵向传感器阵列的钢轨顶面缺陷示意图可参见图5。具体实施时，纵向传感器的阵列间距的大小设置因检测漏磁场不同方向分量而异，对于检测漏磁场Hx分量和Hy分量的多个霍尔传感器，其间距的设置方法分别如下；(1)对于检测漏磁场Hx分量的多个霍尔传感器，其间距设置方法如下：根据磁偶极子模型，矩形槽缺陷截面的漏磁场强度Hx分量，满足如下公式：其中，x和y分别为检测点的水平方向X和垂直方向Y的坐标，σs为缺陷侧面的面磁荷密度，矩形槽缺陷的截面尺寸为2a×b，2a为缺陷宽度，b为缺陷深度，y设置为固定值h，其表示传感器的提离高度，Ha为外加磁场强度，μ为材料相对磁导率。由Hx(x,y)得出Hx分量的缺陷漏磁信号宽度为l1，为满足每个时段都有某一传感器扫描时不经过缺陷，其输出信号为背景噪声，传感器的间距d必需满足d≥l1，考虑到传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢轨漏磁信号滤波方法，其特征在于，包括：/n确定待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，所述待检测钢轨纵向传感器的阵列为钢轨顶面处平行于钢轨延伸方向的等间距放置的多个霍尔传感器；/n根据待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，利用多个霍尔传感器采集待检测钢轨顶面的漏磁信号；/n根据待检测钢轨顶面的漏磁信号构建自适应滤波参考信号；/n利用自适应滤波参考信号对钢轨顶面的漏磁信号进行滤波，以获取待检测钢轨纵向传感器阵列的每个通道的滤波结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种钢轨漏磁信号滤波方法，其特征在于，包括：
确定待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，所述待检测钢轨纵向传感器的阵列为钢轨顶面处平行于钢轨延伸方向的等间距放置的多个霍尔传感器；
根据待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，利用多个霍尔传感器采集待检测钢轨顶面的漏磁信号；
根据待检测钢轨顶面的漏磁信号构建自适应滤波参考信号；
利用自适应滤波参考信号对钢轨顶面的漏磁信号进行滤波，以获取待检测钢轨纵向传感器阵列的每个通道的滤波结果。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，利用多个霍尔传感器采集待检测钢轨顶面的漏磁信号之后，所述方法还包括：
对待检测钢轨顶面的漏磁信号进行去噪处理。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对待检测钢轨顶面的漏磁信号进行去噪处理，包括：
计算待检测钢轨顶面的漏磁信号的信噪比和均方根误差；
根据待检测钢轨顶面的漏磁信号的信噪比和均方根误差，确定小波参数；
根据小波参数对待检测钢轨顶面的漏磁信号进行小波去噪处理。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，据待检测钢轨纵向传感器的阵列间距，利用多个霍尔传感器采集待检测钢轨顶面的漏磁信号之前，所述方法还包括：
对待检测钢轨顶面的漏磁信号进行调理与放大处理。


5.一种钢轨漏磁信号滤波装置，其特征在于，包括：
阵列间距确定模块，用于确定待检测钢轨纵向传感器的阵列间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉华，熊龙辉，石永生，王平，马运忠，邱增集，李培，钟艳春，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司，南京航空航天大学，中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所，中国国家铁路集团有限公司，北京铁科英迈技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11