Para resolver o problema da fraca resistência à interferência eletromagnética dos métodos tradicionais de detecção e sua baixa adaptabilidade a condições complexas, e atendendo à demanda por detecção de alta precisão de microfissuras em vergalhões HRB400 para trens de alta velocidade, foi desenvolvido um método de detecção ultrassônica baseado em sensor fotoacústico com materiais nanocompósitos de ouro (Au-PDMS). Primeiro, foi investigado o modelo teórico de conversão fotoacústica, preparando amostras de filmes Au-PDMS com gradientes de concentração de 4,01 wt%, 5,23 wt%, 6,01 wt% e 7,69 wt% ; em seguida, um laser pulsado de 532 nm foi utilizado para excitar o sinal ultrassônico, combinando filtragem passa-banda Butterworth com algoritmo composto de decomposição wavelet db4 para processar os dados ; finalmente, por meio do COMSOL Multiphysics, foi construído um modelo de elementos finitos do vergalhão HRB400 para analisar as características multidimensionais do sinal ultrassônico e a relação quantitativa com a profundidade das fissuras. O estudo revelou que a frequência principal ultrassônica da amostra com concentração de 5,23 wt% atingiu 4,58 MHz, com relação sinal-ruído de 19,56 dB ; a precisão real de detecção da profundidade das fissuras foi de 640 μm. A pesquisa quantitativa indicou que, quando a profundidade da fissura era de 1 mm, a amplitude da primeira onda aumentava ; a 3 mm de profundidade, a forma de onda dividiu-se em uma estrutura de duplo pico com intervalo entre picos de 1,50 μs ; por meio do estabelecimento de um modelo de resposta cooperativa multiparamétrica entre profundidade da fissura e amplitude de pico, energia, frequência principal e tempo de chegada, foi possível realizar a detecção quantitativa de microfissuras no vergalhão HRB400. Este sistema combina resolução em nível micrométrico, forte resistência à interferência eletromagnética e adaptabilidade a condições complexas, fornecendo suporte técnico confiável para o monitoramento da integridade estrutural da infraestrutura ferroviária de alta velocidade.

sensor fotoacústico;detecção ultrassônica;vergalhão HRB400;simulação multifísica;crescimento de microfissuras