一种基于直流漏磁原理的钢轨伤损数量实时统计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于直流漏磁原理的钢轨伤损数量实时统计方法，属于铁路钢轨漏磁巡检技术领域。该伤损数量实时统计方法包括自适应阈值求解、峰峰值判伤、峰值点窗口定位、窗口内特征值提取及归零、窗口循环判伤计数。本发明专利技术能够有效实现被检测钢轨每米内伤损数量的实时统计，适用于使用直流漏磁原理的钢轨伤损检测系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于直流漏磁原理的钢轨伤损数量实时统计方法
本专利技术涉及一种基于直流漏磁原理的钢轨伤损数量实时统计方法，属于铁路钢轨漏磁巡检

技术介绍
随着无损检测在铁路钢轨检测领域运用越来越广泛，漏磁检测技术因其传感器结构简单、检测灵敏度高、可实现非接触式检测，被广泛运用于诸如钢轨等铁磁性机件表面裂纹的无损检测。漏磁无损检测法可以检测铁磁性材料工件表面及内部的伤损，并且具备检测灵敏度高、速度快、对工件表面清洁度要求不高、成本低、操作简单等优点，被广泛应用在铁磁材料，如钢轨、钢管等设备的无损检测中。钢轨漏磁检测设备在信号采集保存了大量的原始信号数据，无法实时获取被检测钢轨的健康状态和伤损程度，需后期对大量数据进行查看分析，不仅无法快速得到钢轨健康状态，而且耗费大量时间及人力处理分析数据，因此找到一种合适的实时数据处理检测方法具有重要意义。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提出一种基于直流漏磁原理的钢轨伤损数量实时统计方法，能够有效的实时检测出钢轨是否存在伤损，并对每米范围内的钢轨伤损数量进行实时统计。本专利技术为解决其技术问题采用如下技术方案：一种基于直流漏磁原理的钢轨伤损数量实时统计方法，包括如下步骤：(1)自适应阈值与峰峰值判伤钢轨伤损检测方法，使用采集的直流漏磁数据的最大值与最小值的差值即峰峰值Vpp，与预设定值即伤损阈值Vyz，比较来判定此处是否为伤损信号，大于阈值即判定为伤损信号，即为峰峰值判伤；通过对采集到的数据实时调整判伤阈值，即为自适应阈值；根据此阈值对数据进行判伤分析；(2)峰值点窗口定位当Vpp>Vyz时，判定当前数据存在伤损，对当前需要判伤计数的钢轨直流漏磁信号进行判伤窗口定位，以峰值点Zmax的横坐标Pmax为中心，在需要进行伤损计数的钢轨直流漏磁信号BUFF[size]上选取长度为Wsize数据为判伤窗口；根据Pmax位置定位判伤窗口数据段分3种情况；(3)窗口内特征值提取及归零对窗口内的Wsize长度的数据提取峰峰值Vppc，并对窗口内数据归零；(4)窗口循环判伤计数对步骤(3)中得到的Vppc与步骤(1)的到的自适应阈值Vyz进行比较判伤，Vppc>Vyz伤损计数值加1；循环进行步骤(2)、(3)、(4)，直到步骤(2)里的Vpp<＝Vyz，得到伤损计数结果。步骤(1)中所述峰峰值的计算方法如下：对钢轨直流漏磁信号以1米为单位存入缓冲区BUFF[size]，缓冲区大小由采集系统采样率NKS/s及运行速度Vm/s决定，size＝N/V；运用比较运算求得BUFF[size]的最大值点Zmax(Pmax,Vmax)、及最小值点Zmin(Pmin，Vmin)，其中：Pmax为最大值点Zmax的横坐标，Pmin为最小值点Zmin的横坐标，Vmax为最大值点Zmax的纵坐标，Vmin为最小值点Zmin的纵坐标，计算的信号的峰峰值Vpp＝Vmax–Vmin。步骤(1)中所述系统采样率为10KS/s,运行速度为2.5m/s。步骤(1)中所述阈值的计算式如下：Vyz＝A×σ(1)式中：xi代表数据采样点的幅值，n为采样点数，E为n个采样点幅值的均值，σ为标准差，A为经验倍数值，Vyz为自适应阈值。步骤(2)中所述根据Pmax位置定位判伤窗口数据段分3种情况，当Pmax+Wsize/2>size时，判伤窗口定位在BUFF[size-Wsize,size]；当Pmax-Wsize/2<0时，判伤窗口定位在BUFF[0,Wsize]；其他情况，判伤窗口定位在BUFF[Pmax-Wsize/2,Pmax+Wsize/2]。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提出的钢轨伤损数量实时统计方法，能够有效的实时检测出钢轨是否存在伤损，并对每米范围内的钢轨伤损数量进行实时统计，适用于诸如钢轨、钢管等铁磁性材料表面或近表面伤损的直流漏磁巡检系统。附图说明图1是本专利技术所述的钢轨伤损数量实时统计方法流程图。图2是带有5个不同伤损的钢轨的直流漏磁检测信号图。具体实施方式以下结合附图及实例对本专利技术进行进一步详细说明。此处所描述的具体实例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，按本专利技术所述的钢轨伤损数量实时统计方法流程图，在检测系统上位机中，编写实现此功能的程序函数，并使用多线程操作将此方法使用单独线程运行，开始运行程序时开启此处理线程，每次循环将采集的数据按1米长度复制到缓冲区BUFF[size],设定检测系统采样率为10KS/s,实验平台检测速度为2.5m/s,即每米数据对应10000个采集点，设置size大小为4000，对应每次处理1米里程长度的数据，由检测速度对应设置判伤窗口Wsize＝200。如图2所示为一米的钢轨直流漏磁检测数据，数据采集系统采集到的原始直流漏磁数据为Z＝(Pi,Yi)，其中：1<i<＝4000，Pi为传感器采集到的数据点位置，Yi为此位置的信号幅值。数据Z复制到BUFF[size]中进行判伤运算。先经过自适应阈值计算公式(1)求得阈值Vyz＝0.4624，然后找到幅值最大点Z1(1913,1.187)，及幅值最小点Z2(1949，-1.587)，即如图2伤损4位置，计算信号峰峰值Vpp＝Y1–Y2＝2.774，判断Vpp>Vyz，最大点Z1所在横坐标位置Pmax，判断Pmax-Wsize/2＝1913–100＝1813>0,Pmax+Wsize/2＝1913+100＝2013<4000，则以Z1横坐标Pmax为中心前后各选取Wsize/2＝100个数据点，得到判伤窗口为temp[]＝BUFF[1813,2013]。并对窗口内数据提取峰峰值，Vppc＝Y1–Y2＝0.5516，判断Vppc>Vyz,伤损计数值num+1，将信号Z的判伤窗口区域数据BUFF[1813,2013]的电压幅值归零即Y1813～Y2013的值为0。循环对Z＝(Pi,Yi)数据进行判断、峰峰值提取再判断，归零，直到Z＝(Pi,Yi)的峰峰值Vpp不大于Vyz，得到本次伤损数量统计num＝5，然后进行下一米数据的缓冲、处理。从而实现了钢轨伤损数量实时统计。结果发现，统计出的伤损数量结果与实际检测分析得到的结果一致，并且处理计算时间极短，可适应各种巡检速度下的伤损判伤数量统计。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于直流漏磁原理的钢轨伤损数量实时统计方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)自适应阈值与峰峰值判伤/n钢轨伤损检测方法，使用采集的直流漏磁数据的最大值与最小值的差值即峰峰值V

【技术特征摘要】
1.一种基于直流漏磁原理的钢轨伤损数量实时统计方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)自适应阈值与峰峰值判伤
钢轨伤损检测方法，使用采集的直流漏磁数据的最大值与最小值的差值即峰峰值Vpp，与预设定值即伤损阈值Vyz，比较来判定此处是否为伤损信号，大于阈值即判定为伤损信号，即为峰峰值判伤；通过对采集到的数据实时调整判伤阈值，即为自适应阈值；根据此阈值对数据进行判伤分析；
(2)峰值点窗口定位
当Vpp>Vyz时，判定当前数据存在伤损，对当前需要判伤计数的钢轨直流漏磁信号进行判伤窗口定位，以峰值点Zmax的横坐标Pmax为中心，在需要进行伤损计数的钢轨直流漏磁信号BUFF[size]上选取长度为Wsize数据为判伤窗口；根据Pmax位置定位判伤窗口数据段分3种情况；
(3)窗口内特征值提取及归零
对窗口内的Wsize长度的数据提取峰峰值Vppc，并对窗口内数据归零；
(4)窗口循环判伤计数
对步骤(3)中得到的Vppc与步骤(1)的到的自适应阈值Vyz进行比较判伤，Vppc>Vyz伤损计数值加1；循环进行步骤(2)、(3)、(4)，直到步骤(2)里的Vpp<＝Vyz，得到伤损计数结果。


2.根据权利要求1所述的一种基于直流漏磁原理的钢轨伤损数量实时统计方法，其特征在于，步骤(1)中所述峰峰值的计算方法如下：
对钢轨直流漏磁信号以1米为单位存入缓冲区BUFF[size]，缓冲区大小由采集系统采样率N...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志强，王平，贾银亮，冀凯伦，张润华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32