伝統的な検査方法の電磁干渉に対する弱い抵抗性、複雑な条件への適応性の欠如を解決するために、HRB400線路枕用鋼筋の微細な亀裂の高精度検査のために、ナノ構造金複合材料（Au-PDMS）光音響センサに基づいた超音波検査方法を開発した。まず、光音響変換理論モデルを調査し、4.01 wt %、5.23 wt %、6.01 wt %、7.69 wt %の濃度のAu-PDMS薄膜サンプルを作製した。そして、532 nmパルスレーザを使用して超音波信号を励起し、バンドパスフィルタリングとdb4ウェーブレット変換複合アルゴリズムでデータを処理した。最後に、HRB400鋼筋の有限要素モデルをCOMSOL Multiphysicsを使用して構築し、超音波信号の多次元特性と亀裂の深さの定量的な関係を分析した。定量分析の結果、5.23 wt %濃度の試料の超音波の主周波数は4.58 MHzであり、信号対ノイズ比は19.56 dBであった。実測の亀裂の深さの検出精度は640μmであった。亀裂の深さが1mmの時、ファーストウェーブの振幅が上昇し、深さ3mmでは波形が2つのピーク構造に分裂し、ピーク間の間隔は1.50μsであった。亀裂の深さ、ピーク振幅、エネルギー、主周波数、到達時間などの複数のパラメータに協調的に反応するモデルを確立し、HRB400鋼筋の微細な亀裂の量的な検査を実現した。このシステムはマイクロメートル級の分解能、強力な電磁干渉耐性、複雑な条件への適応性を備え、高速列車の基盤施設の構造健康監視に信頼性のある技術支援を提供する。

光音響センサ; 超音波検査; HRB400鋼筋; 多物理場シミュレーション; 微細な亀裂成長