1.一种自反馈调节的无砟轨道砂浆隐蔽伤损智能检测系统,其特征在于,包括:压电促动激振器(1)、波导转换装置(2)、伤损信号检波器(3)和微型计算机(4);
所述压电促动激振器(1)分别与所述波导转换装置(2)和所述微型计算机(4)连接,用于发出检测波,并通过所述波导转换装置(2)将检测波转化为水平定向模式后发送到无砟轨道砂浆层(5);
所述伤损信号检波器(3)与所述微型计算机(4)连接,用于接受无砟轨道砂浆层(5)中检测波的回波信号,并检测回波信号的伤损记录,通过增强与降噪处理后发送到所述微型计算机(4);
所述微型计算机(4)用于将接收到的信号进行时频转换及回波信号质量判别,对判别不通过的回波信号进行激励参数调节,对判别通过的回波信号进行高分辨率合成,通过伤损定位公式对合成结果进行计算以得到检测结果;
所述波导转换装置(2)将检测波转化为水平定向模式前需进行初始倾斜角度计算,所述初始倾斜角度计算的公式为:
θa=arcsin[sinθb÷(vj÷vi)],其中,θa表示无砟轨道砂浆层缺陷探测波倾斜入射波导转换装置的初始倾角,νi表示应力波在波导转换装置中的传播速度,νj表示应力波在无砟轨道多层结构中的传播速度,θb表示应力波在无砟轨道多层结构中的传播角度,i表示无砟轨道多层结构的任一结构层,j表示第j次激励,a、b均为不同常数;
所述伤损定位公式为:
*
ΔL=v·ΔT,
*
其中,ΔL表示缓冲砂浆层中伤损的空间位置,ν表示应力波在介质中单位时间传播路程,ΔT表示伤损回波信号单趟走行时间。
2.如权利要求1所述的一种自反馈调节的无砟轨道砂浆隐蔽伤损智能检测系统,其特征在于,所述压电促动激振器(1)发出检测波的信号控制方程为:其中,ΔSec表示连续激励的时间间隔,F(t)表示代表压电促动激振器发出的检测波信号控制方程的周期函数,Sj表示第j次激励脉冲强度,j表示第j次激励,ωj表示第j次自反馈调节角频率参数,t表示激励时间, 表示第j次激励信号的相位差。
3.如权利要求1所述的一种自反馈调节的无砟轨道砂浆隐蔽伤损智能检测系统,其特征在于,所述增强与降噪处理的过程主要通过对接收到的回波信号进行信号增强边缘计算,其具体计算公式为:
其中,zi表示第一次强化后的回波信号,i表示无砟轨道多层结构的任一结构层,j表示激励信号次数,a、b、e、f、g、h、s、w均为不同常数,Dig、Die、Dif、Djg、Djh、Dje、Djf均表示检波器内部增强电路对应的微型电阻自动调节参数,Ds表示伤损信号检波器内部的数字控制输入,Dw表示伤损信号检波器内部的电位器抽头阻值,Ni表示增益分配系数,N1、N2均为不同的增益分配系数。
4.如权利要求3所述的一种自反馈调节的无砟轨道砂浆隐蔽伤损智能检测系统,其特征在于,所述将接收到的信号进行时频转换及回波信号质量判别,对判别不通过的回波信号进行激励参数调节,对判别通过的回波信号进行高分辨率合成的步骤包括:对接收到的所述微型计算机(4)经过增强与降噪处理后的单次激励信号进行快速傅里叶变换以得到时频信号;
将所述时频信号通过所述微型计算机(4)内部的自反馈调节控制系统进行阈值分析以判断回波信号分辨率是否满足预先设定的辨识等级,若回波信号分辨率满足,则进行周期内多波形信号叠加成像以实现高分辨率合成,若回波信号分辨率不满足时,则所述自反馈调节控制系统发出指令使得所述微型计算机(4)控制所述压电促动激振器(1)和所述波导转换装置(2)进行激励参数调节。
5.如权利要求4所述的一种自反馈调节的无砟轨道砂浆隐蔽伤损智能检测系统,其特征在于,所述通过所述微型计算机(4)内部的自反馈调节控制系统进行阈值分析以判断回波信号分辨率是否满足预先设定的辨识等级的判断条件为:Yes={Imin
其中,Yes代表成像分辨率满足要求;K表示砂浆伤损回波信号的成像分辨率,Imin为目标函数回波分辨率的最低阈值,Imax为目标函数回波分辨率的最高阈值,No表示成像分辨率不满足要求。
6.如权利要求4所述的一种自反馈调节的无砟轨道砂浆隐蔽伤损智能检测系统,其特征在于,所述激励参数调节所采用的公式为:
if(K<Imin),
if(K>Imax),
其中,K表示砂浆伤损回波信号的成像分辨率,R表示受约束的砂浆伤损信号目标规划模型,j表示第j次激励,a为常数,θa表示波导转换装置的活动面倾斜角度,Δθa表示波导转换装置的活动面倾斜角度变化,Sj表示激励脉冲强度,ΔSj表示激励脉冲强度变化,ωj表示激励频率,Δωj表示激励频率调节,ΔSec表示连续激励时间间隔,ε表示激励时间间隔调节系数, 表示激励相位差, 表示激励相位差变化,s.t.表示目标规划模型的约束条件,A表示无砟轨道结构的材料约束条件,Ei表示材料的弹性模量,ρi为材料的密度;μi为材料的泊松比,Imin为目标函数回波分辨率的最低阈值,Imax为目标函数回波分辨率的最高阈值。
7.如权利要求4所述的一种自反馈调节的无砟轨道砂浆隐蔽伤损智能检测系统,其特征在于,所述高分辨率合成采用的公式为:
其中,k表示第k次有效参数激励,∑p(t)表示最终的高分辨率伤损回波信号的成像函数; 表示第k次接收到的回波信号对应的成像函数, t,mk, 分别表示第k次接收信号的频率、时间、幅值和相位,n表示合格激励参数向最优分辨率阈值参数迭代过程产生的激励次数。