机械工程学报

作者：李天骥, 石永生, 陈峰, 胡宏伟, 李雄兵

单位：1. 中南大学交通运输工程学院 长沙 410075;2. 中国国家铁路集团有限公司铁路基础设施检测中心 北京 100081;3. 长沙理工大学汽车与机械工程学院 长沙 410114

关键词：超声相控阵,钢轨检测,距离幅值校正(DAC),全聚焦,缺陷定量；

基金：国家自然科学基金（52075049）、湖南省自然科学杰出青年基金（2020JJ2028）和湖南省自然科学基金面上（2020JJ4112）资助项目。

用相控阵全聚焦（Total focusing method，TFM）技术复核钢轨缺陷的超声检测结果时，存在缺陷定量不够准确的问题。对此本研究将传统的距离幅值校正（Distance amplitude correction，DAC）方法引入到了TFM技术中：结合声场模型、系统函数和缺陷散射模型，建立超声测量模型以预测钢轨缺陷的全矩阵回波信号集；通过延时叠加模拟了TFM成像结果；对缺陷位置和尺寸进行遍历，构建超声相控阵TFM-DAC图谱。试验结果表明，用TFM-DAC图谱对钢轨缺陷进行定量时精度优于6%，而传统-6 dB法的定量精度高达13%。研究中还进一步揭示了坏晶片对TFM声能分布和钢轨缺陷定量的影响规律，模拟了存在25%坏晶片的两种工况，探明了坏晶片分布方式和TFM-DAC图谱之间对应性质，发现钢轨缺陷的定量精度并没有降低，对于延长相控换能器的经济使用寿命有重要指导意义。

来源：2021年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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