一种钢轨探伤自动增益调节方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明涉及钢轨超声波探伤技术领域，尤其涉及一种钢轨探伤自动增益调节方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

在钢轨超声波探伤中，为了对钢轨的头部、腰部、轨底进行全方位的扫查探伤，通常采用多通道电子设备，这些电子设备安装在手推车或者机动车辆上，以一定的速度进行。超声波探头采集到的信号要通过电子线路进行放大才能显示到屏幕上，以便操作员进行判断。这种信号的放大称为“增益”，调整信号放大的倍数称为“增益调节”。信号放大的倍数一般用db来表示。操作员会根据现场的检测条件，比如钢轨的磨耗，钢轨表面的鱼鳞，气温的高低等来实时调节各通道的增益。此外检测速度也有变化，在直线地段检测速度可以块一些，在道岔、曲线、坡道等地段检测速度要相应降低，速度的变化也要求增益量进行实时调整。由于钢轨探伤设备通道多，又有一定的检测速度，如果采用人工对所有通道分别调整增益，费时费事，而且也不能做到实时响应。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于草状波高度来自动进行增益调节的方法，以克服人工调节费时费事的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种钢轨探伤自动增益调节方法，包括以下步骤：

步骤a：设定草状波积分的标准值的百分比范围；

步骤b：采样得到当前草状波的波形图，通过积分计算实际值，并转换为百分实际值；

步骤c：比较标准值百分比范围与百分实际值的关系，进行增益调节。

优选地，步骤a所述的草状波积分的标准值百分比范围为15％～20％。

优选地，步骤b所述的草状波的实际值s为：

其中，ai表示第i个采样点的采样值，n为采样点数；

基于探伤范围在钢轨中的高度确定探伤区域，得到采样门的上下限tx和ty，则采样点数为

n＝(ty-tx)fs

其中，fs为采样频率；

第个采样点对应的采样时刻为

草状波的百分实际值m表示为

其中，h为显示屏的满屏幅度。

优选地，步骤c所述的进行增益调节的方法为：定义标准值百分范围为[a,b],a≤b；

若m＜a，超声波回波信号的增益增大1db；若m＞b，超声波回波信号的增益降低1db；

增益调节后重复步骤b和c，直到a≤m≤b。

本发明还提供了一种钢轨探伤自动增益调节系统，包括

输入模块：设定草状波积分的标准值百分比范围；

处理模块：采样得到当前草状波的波形图，通过积分计算实际值，并转换为百分实际值；

控制模块：比较标准值百分比范围与百分实际值的关系，控制增益调节。

优选地，输入模块设定的草状波积分的标准值范围为15％～20％。

优选地，所述的状波的实际值s为：

其中，ai表示第i个采样点的采样值，n为采样点数；

基于探伤范围在钢轨中的高度确定探伤区域，得到采样门的上下限tx和ty，则采样点数为

n＝(ty-tx)fs

其中，fs为采样频率；

第个采样点对应的采样时刻为

草状波的百分实际值m表示为

其中，h为显示屏的满屏幅度。

优选地，所述控制模块进行增益调节的方法为：定义标准值百分范围为[a,b],a≤b；

若m＜a，超声波回波信号的增益增大1db；若m＞b，超声波回波信号的增益降低1db；

增益调节后重复步骤b和c，直到a≤m≤b。

本发明还提供了一种电子处理设备，包括至少一个处理器和存储有至少一个执行程序的存储装置，当所述至少一个执行程序被所述至少一个处理器执行，所述至少一个处理器实现所述的自动增益调节方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够实现所述的自动增益调节方法。

本发明提供的钢轨探伤自动增益调节方法的优点在于：使用草状波高度作为基准，进行增益调节使草状波高度处于预设范围内，从而能够通过屏幕明显的接收到伤损回波信号，提高检测效率，基于草状波的高度实现自动增益调节，不需要人工参与，确保电子设备能够及时准确的进行增益调节。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的草状波示意图；

图2为本发明的实施例所提供的钢轨探伤自动增益调节方法选用的采样门区间示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

参考图1，超声波探伤时，在基线的附近会出现一种杂乱无章、像丛生杂草一样的信号，称为草状波。当我们将设备推动没有任何伤损反射的地方，这时在a扫描状态下，其靠近底线的反射回波便是草状波。草状波是钢轨材质内的晶粒反射，钢轨探伤一般要求至少能够发现直径为4mm的伤损位置；经实验，一个φ4单位的平底孔与超声波主束正交时的回波幅度高于草状波30db左右，因此如果我们将草状波维持在一定的水平，比如屏幕的10％～20％，那么实际探伤中一个与φ4的平底孔面积相同的伤损的反射信号将远大于整个屏幕，无论探伤设备是采用a扫描还是b扫描都不会漏检该伤损信号。

基于上述原理，本实施例提供的钢轨探伤自动增益调节方法包括以下步骤：

步骤a：设定草状波积分的标准值范围；

基于上面陈述的原理，本申请希望直接确定草状波高度占整个屏幕的高度，因此在实际计算时，需要将草状波的积分值转换成百分比，同样标准值范围也是以百分比范围给出，本实施例选择的标准值百分比范围为15％～20％，当然本领域技术人员在使用本实施例提供的方案时可以在不需要付出任何创造性劳动的情况下将标准值范围进一步外延或内缩，其基本要求都是让能够探测到的最小伤损在屏幕上明显的显示出来。

步骤b：采样得到当前草状波的波形图，通过积分计算实际值；

参考图2，在开始探伤之前需要先确定在钢轨竖直高度范围内的探伤区域，并以该探伤区域的上下限作为采样门的上下限，分别为tx和ty；基于采样仪器内的数模转换芯片可以得到采样频率fs，则采样点数为n＝(ty-tx)fs；仪器检测到的第i个采样点的采样值为ai，第i个采样点对应的采样时刻为则草状波的积分值表示为将其转换为百分比形式，得到百分实际值：

其中，h是显示屏的满屏幅度，本实施例中选用的显示屏高度为一个字节，即h＝255。

步骤c：比较标准值范围与实际值的关系，进行增益调节；

进行增益调节的具体方法为：定义标准值范围为[a,b],a≤b，实际值为m；

若m＜a，超声波回波信号的增益增大1db；若m＞b，超声波回波信号的增益降低1db；

增益调节后重复步骤b和c，直到a≤m≤b。

对于单通道的电子设备，直接使用上述方法进行增益调节即可，对于多通道设备，需要针对每一通道分别进行增益调节，本申请提供的自动增益调节方法通过草状波高度对增益量进行标定，确保伤损回波在显示屏上能够被明显的发现，从而提高便捷度和准确度，而且整个调节过程不需要人工参与，尤其对于多通道电子设备，可同时进行增益调节，降低了劳动量和误差率。

本实施例还提供了了一种钢轨探伤自动增益调节系统，包括

输入模块：设定草状波积分的标准值区间；

处理模块：采样得到当前草状波的波形图，通过积分计算草状波波形的实际值；

控制模块：比较标准值范围与实际值的关系，控制增益调节；控制模块的具体控制方法为：定义标准值范围为[a,b],a≤b，实际值为m；

若m＜a，超声波回波信号的增益增大1db；若m＞b，超声波回波信号的增益降低1db；

增益调节后重新通过处理模块获取草状波积分的实际值，并传输到控制模块进行判断，直到a≤m≤b。

在进行增益调节时，需要将控制信号发送至电子设备，然后由电子设备调整对应通道的增益量，信号传递方式和根据信号调整增益量的技术手段均为本领域的现有技术，本申请不再赘述。

本实施例还提供了一种电子处理设备，包括至少一个处理器和存储有至少一个执行程序的存储装置，当所述至少一个执行程序被所述至少一个处理器执行，所述至少一个处理器实现如下方法：

步骤a：设定草状波积分的标准值范围；

步骤b：采样得到当前草状波的波形图，通过积分计算实际值；

步骤c：比较标准值范围与实际值的关系，进行增益调节；

进行增益调节的具体方法为：定义标准值范围为[a,b],a≤b，实际值为m；

若m＜a，超声波回波信号的增益增大1db；若m＞b，超声波回波信号的增益降低1db；

增益调节后重复步骤b和c，直到a≤m≤b。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够实现如下方法：

步骤a：设定草状波积分的标准值范围；

步骤b：采样得到当前草状波的波形图，通过积分计算实际值；

步骤c：比较标准值范围与实际值的关系，进行增益调节；

进行增益调节的具体方法为：定义标准值范围为[a,b],a≤b，实际值为m；

若m＜a，超声波回波信号的增益增大1db；若m＞b，超声波回波信号的增益降低1db；

增益调节后重复步骤b和c，直到a≤m≤b。