전통적인 검사 방법이 전자기 잡음에 대한 저항력이 약하고 복잡한 조건에 대한 적응성이 나쁜 문제를 해결하기 위해 HRB400 철도 수면용 강철 마이크로 균열의 고정밀 검사를 위해 나노 구조 골드 복합 재료 (Au-PDMS)를 기반으로 한 광음파 센서를 개발하였다. 먼저, 광음파 변환 이론 모델을 조사하고 4.01 wt %, 5.23 wt %, 6.01 wt % 및 7.69 wt % 농도의 Au-PDMS 얇은막 샘플을 제조하였다. 그 후, 532 nm 펄스 레이저를 사용하여 초음파 신호를 유발하고 밴드 패스 필터링과 db4 소형화 변환 복합 알고리즘을 통해 데이터를 처리하였다. 마지막으로, HRB400 철의 유한 요소 모델을 COMSOL Multiphysics를 이용하여 구축하고 초음파 신호 다차원 특성 및 균열 심도에 대한 정량적 관계를 분석하였다. 5.23 wt % 농도 샘플의 초음파 주파수가 4.58 MHz에 이르며 신호 대 잡음비는 19.56 dB였음을 분석 결과 확인하였다. 실측 균열 심도의 정밀도는 640 마이크로 미터였다. 정량적 연구 결과, 1mm 균열깊이에서는 초파의 진폭이 상승하였으며, 3mm 균열깊이에서 파형이 이중 피크 구조로 분열되어 피크간 간격이 1.50 μs에 달하는 것으로 확인되었다. 균열 심도, 피크 진폭, 에너지, 주파수 및 도달 시간과 같은 다중 매개변수 협력 응답 모델을 설정하여 HRB400 철의 마이크로 균열의 정량적 검사를 실현하였다. 이 시스템은 마이크로미터 급 해상도, 강한 전자기 잡음에 대한 저항력 및 복잡한 조건에 대한 적응성을 갖추고 고속 기차 기반 시설의 구조 건강 모니터링에 신뢰할 수 있는 기술 지원을 제공한다.

광음파 센서; 초음파 검사; HRB400 강철; 다물리학 시뮬레이션; 마이크로 균열 성장