一种滤除钢轨顶面提离干扰的方法技术

本发明专利技术公开了一种滤除钢轨顶面提离干扰的方法，把各路磁敏传感器输出的信号经过采样后得到的数据分段，每一段包括的采样点数量根据应检出伤损的最小尺寸、巡检速度和采用速度得到。在对每个分段进行处理时，先求相邻磁敏传感器x方向采样数据的spearman相关系数，找到spearman相关系数绝对值最小的一对相邻磁敏传感器；再分别求这两个磁敏传感器x和z方向采样数据的spearman相关系数，以其中spearman相关系数绝对值较大的磁敏传感器的采样数据为参考信号，以各路磁敏传感器的采样数据减去参考信号的结果作为滤波后的数据。本发明专利技术能够有效抑制巡检过程中的提离干扰，增加伤损信号的信噪比，适用于钢轨表面伤损的漏磁检测。

【技术实现步骤摘要】
一种滤除钢轨顶面提离干扰的方法
本专利技术涉及无损检测

技术介绍
无损检测是利用材料内部结构的异常和伤损的存在所引起的对热、声、电、光、磁等反应的变化，评价结构的异常和伤损，即在不损伤被检测工件、材料等的情况下检测其内部结构、物理性能或状态是否存在裂纹、夹杂等伤损的新兴学科。漏磁无损检测法可以检测铁磁性材料工件表面及近表面伤损，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、钢管等工件表面伤损的无损检测中。磁敏传感器到被测工件之间的垂直距离称为提离，不同提离下漏磁场的分布不一样。当探头在工件表面巡回检测时，受振动等因素影响，提离将发生变化，导致磁敏传感器的输出变化，称为提离干扰。提离干扰叠加在检测信号上，造成伤损信号难于分辨，不利于伤损地测量。提离干扰可以通过差分电路等硬件电路进行抑制，但是由于提离干扰受到巡检速度、钢轨表面状态等因素影响，同一个电路难以适用各种情况，影响了抑制提离干扰的效果，所以除了硬件滤波之外，一般还需要进行数字滤波。由于提离干扰的幅值受到巡检速度等因素地影响，且其频谱往往与伤损信号重合，现有的数字滤波技术难以有效滤除。为了提高伤损的检出率，减少误报率，需要新的滤波技术以有效抑制提离干扰的影响。
技术实现思路
专利技术目的：为解决
技术介绍
中存在的缺点，本专利技术提供了一种滤除钢轨顶面提离干扰的方法。技术方案：本专利技术提供一种滤除钢轨顶面提离干扰的方法，具体包括如下步骤:步骤1：对N路磁敏传感器中每一路磁敏传感器当前时刻采集的钢轨顶面的数据分段，每段的长度为l，且每段中都有m个数据；步骤2：将N路磁敏传感器的第i段数据的x轴分量上的数据依次放入第i组数据组中，计算第i组数据组中相邻两路磁敏传感器的第i段数据之间spearman相关系数,i＝1，2，…，I，I为每一路磁敏传感器的数据段的总数；得到spearman相关系数绝对值最小的一对相邻磁敏传感器PA、PB；步骤3：计算磁敏传感器PA的第i段数据中x轴分量和z轴分量之间的spearman相关系数，计算磁敏传感器PB的第i段数据中x轴分量和z轴分量之间的spearman相关系数，并根据这两个相关系数，得到只检测到提离干扰的传感器，将该传感器的第i段数据作为提离干扰数据；步骤4：将N路磁敏传感器的第i段数据的x轴分量均减去提离干扰数据的x轴分量，z轴分量均减去提离干扰数据的z轴分量，从而得到去除提离干扰后的信号；步骤5：i+1，判断i是否大于I，若是，则对下一个时刻磁敏传感器采集的钢轨顶面的数据进行分段，并转步骤1，否则转步骤2。进一步的，所述步骤3中得到只检测到提离干扰的传感器具体为：在磁敏传感器PA第i段数据的x轴分量和z轴分量之间的spearman相关系数，以及磁敏传感器PB第i段数据的x轴分量和z轴分量之间的spearman相关系数中选择spearman相关系数绝对值较大的磁敏传感器，将该传感器作为只检测到提离干扰的传感器。进一步的，所述步骤1中的l满足如下条件：其中z0为钢轨探伤车静止时磁敏传感器与钢轨表面的提离，a为1/2的应检最小损伤宽度，b为应检最小损伤深度。进一步的，所述步骤1中的m为：其中，表示向下取整，f为磁敏传感器的采集速度，且f≥2v/l，v为钢轨探伤车的巡检速度。有益效果：本专利技术对传感器采集的数据进行合理的分段，并根据数据的spearman相关系数能够有效的滤除提离干扰。且本专利技术考虑了巡检速度对提离干扰的影响，提高了检测精度，本专利技术可以单独使用，也可以与现有的诸如差分电路等硬件滤波技术相结合。本专利技术有效的抑制了提离干扰，在需要检测小伤损，或需要精确重构伤损的场合下，本专利技术可以提高伤损的检出率，减少误报率，提高重构精度，适用于诸如钢轨、钢管等铁磁性材料表面或近表面伤损的巡回检测。附图说明图1为现有的漏磁检测装置示意图；图2为本专利技术的方法流程图；图3为伤损的磁场分布图，其中(a)为伤损在x轴分量上的磁场分布图，(b)为伤损在z轴分量上的磁场分布图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本专利技术的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。由于伤损的漏磁场比较微弱，分布范围较小，单个磁敏传感器的检测范围有限。为了使检测范围覆盖整个钢轨轨头表面，在三维直角坐标系中，以测工件与磁敏传感器之垂直距离为z轴，被测工件的水平表面为x轴，磁敏传感器的排列方向为y轴，即沿y轴方向布设一排磁敏传感器，如附图1所示。磁敏传感器的输出不但受伤损影响，还受到提离的影响。由于伤损和提离变化都会使磁敏传感器采样数据变化，容易造成误判，且提离带来的干扰难以通过一般的滤波方法消除。由于磁敏传感器距离较近，提离变化引起的数据变化是类似的。钢轨轨头表面伤损一般分布在轨距角处或顶面中部，一般不会出现贯穿整个表面的伤损。即使这种伤损出现了，一般也不会垂直于x方向。所以一排磁敏传感器在通过伤损部位时，有些磁敏传感器能测到伤损的漏磁场，其数据会因为伤损发生变化；有些磁敏传感器不能测到伤损的漏磁场，其数据不因为伤损发生变化。检测到漏磁场的磁敏传感器的数据受到伤损漏磁场和提离变化的共同影响，而没有检测到漏磁场的磁敏传感器的数据只受到提离变化的影响。基于上述思路，如图2所示本实施例提供了一种滤除钢轨顶面提离干扰的方法，将磁敏传感器采样数据分段，在每一段内找出没有检测到伤损漏磁场的磁敏传感器，以其采样数据作为参考信号，各路磁敏传感器的采样数据减去参考信号以滤除提离干扰，具体位置：步骤1：对N路磁敏传感器中每一路磁敏传感器当前时刻采集的钢轨顶面的数据进行分段，每段的长度为l，且每段中都有m个数据；步骤2：显然，一排磁敏传感器中，测到伤损的磁敏传感器的采样数据相关性较高，没有测到伤损的磁敏传感器的采样数据相关性也较高，但是测到伤损和没有测到伤损的磁敏传感器的采样数据相关性较低。由于x方向的信号幅值较大，本实施例先对各路磁敏传感器x方向的数据分段,将N路磁敏传感器的第i段数据的x轴分量上的数据依次放入第i组数据组中，计算第i组数据组中相邻两路磁敏传感器的第i段数据之间的spearman相关系,i＝1，2，…，I，所述I为每一路磁敏传感器的数据段的总数；得到spearman相关系数绝对值最小的一对相邻磁敏传感器PA、PB；步骤3：计算磁敏传感器PA第i段数据中x轴分量和z轴分量之间的spearman相关系数，计算磁敏传感器PB第i段数据中x轴分量和z轴分量之间的spearman相关系数，并根据这两个相关系数，得到只检测到提离干扰的传感器，将该传感器的第i段数据作为提离干扰数据；步骤4：将N路磁敏传感器的第i段数据的x轴分量减去提离干扰数据的x轴分量，z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滤除钢轨顶面提离干扰的方法，其特征在于，具体包括如下步骤:/n步骤1：对N路磁敏传感器中每一路磁敏传感器当前时刻采集的钢轨顶面的数据分段，每段的长度为l，且每段中都有m个数据；/n步骤2：将N路磁敏传感器的第i段数据的x轴分量上的数据依次放入第i组数据组中，计算第i组数据组中相邻两路磁敏传感器的第i段数据之间spearman相关系数,i＝1，2，…，I，I为每一路磁敏传感器的数据段的总数；得到spearman相关系数绝对值最小的一对相邻磁敏传感器P

【技术特征摘要】
1.一种滤除钢轨顶面提离干扰的方法，其特征在于，具体包括如下步骤:
步骤1：对N路磁敏传感器中每一路磁敏传感器当前时刻采集的钢轨顶面的数据分段，每段的长度为l，且每段中都有m个数据；
步骤2：将N路磁敏传感器的第i段数据的x轴分量上的数据依次放入第i组数据组中，计算第i组数据组中相邻两路磁敏传感器的第i段数据之间spearman相关系数,i＝1，2，…，I，I为每一路磁敏传感器的数据段的总数；得到spearman相关系数绝对值最小的一对相邻磁敏传感器PA、PB；
步骤3：计算磁敏传感器PA的第i段数据中x轴分量和z轴分量之间的spearman相关系数，计算磁敏传感器PB的第i段数据中x轴分量和z轴分量之间的spearman相关系数，并根据这两个相关系数，得到只检测到提离干扰的传感器，将该传感器的第i段数据作为提离干扰数据；
步骤4：将N路磁敏传感器的第i段数据的x轴分量均减去提离干扰数据的x轴分量，z轴分量均减去提离干扰数据的z轴分量，从而得到去除提离干扰后的信号；
步骤5：i+1，判断i是否大于I，若是，则对下...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾银亮，张润华，王平，周黄健，许鹏，
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