Для решения проблемы слабой устойчивости традиционных методов детектирования к электромагнитным помехам и недостаточной адаптивности в сложных условиях, разработан метод ультразвукового детектирования высокоточных микротрещин в арматуре HRB400 для шпалы высокоскоростной железной дороги на основе оптикоакустического преобразования золотых нанокомпозитных материалов (Au-PDMS). Вначале исследована оптикоакустическая теоретическая модель преобразования, приготовлены образцы пленок Au-PDMS с градиентами концентрации 4.01 wt%, 5.23 wt%, 6.01 wt%, 7.69 wt%. Затем использованы 532-нм импульсный лазерный возбуд для генерации ультразвукового сигнала, обработанный алгоритмом фильтрации полосы пропускания Баттелворта и вейвлет-декомпозицией db4. Наконец, построена модель конечных элементов арматуры HRB400, чтобы провести квантификацию связи ультразвукового сигнала и глубины трещин. Анализ показал, что у образца с концентрацией 5.23 wt% основная частота ультразвука составила 4,58 МГц, а отношение сигнал/шум - 19,56 дБ; точность измерения глубины трещины - 640 мкм. Количественное исследование показало, что с увеличением глубины трещины до 1 мм увеличивается амплитуда первой волны; при глубине 3 мм форма волны разрывается на два пика с интервалом 1,50 мкс. На основе установандя мультипараметрической совместной модели отклика глубины трещины и амплитуды, энергии, основной частоты и времени прихода, возможно квантифицировать микротрещины арматуры HRB400. Эта система обеспечивает микрометровое разрешение, сильную защиту от электромагнитных помех и адаптивность к сложным условиям, обеспечивая надежную техническую поддержку для мониторинга здоровья структуры инфраструктуры высокоскоростного железнодорожного транспорта.

Оптикоакустическое детектирование; Ультразвуковое детектирование; Арматура HRB400; Многофизическое моделирование; Рост микротрещин