maisМоделирование и анализ информационных системModeling and Analysis of Information Systems1818-10152313-5417Yaroslavl State University10.18255/1818-1015-2017-6-760-771mais-613Research ArticleОригинальные статьиArticlesОб определении уровня полезных сигналов при расшифровке магнитных и вихретоковых дефектограммOn Finding a Threshold of Useful Signals in the Analysis of Magnetic and Eddy Current Defectogramshttps://orcid.org/0000-0003-0500-306XКузьминЕгор ВладимировичKuzminEgor V.

д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры теоретической информатики

doctor of science, associate professor

kuzmin@uniyar.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6274-9971ГорбуновОлег ЕвгеньевичGorbunovOleg E.

канд. физ.-мат. наук, генеральный директор

PhD, general director

gorbunovoe@nddlab.comhttps://orcid.org/0000-0001-5687-7969ПлотниковПетр ОлеговичPlotnikovPetr O.

инженер-технолог

production engineer

plotnikovpo@nddlab.comhttps://orcid.org/0000-0001-9149-7435ТюкинВадим АлександровичTyukinVadim A.

руков. сектора разработки

head of software development

tyukinva@nddlab.comЯрославский государственный университет им. П.Г. ДемидоваРоссияP.G. Demidov Yaroslavl State UniversityRussian FederationООО «Центр инновационного программирования», NDDLabРоссияCenter of Innovative Programming, NDDLabRussian FederationООО «Центр инновационного про- граммирования», NDDLabРоссияCenter of Innovative Programming, NDDLabRussian Federation201718122017246760771Copyright © Кузьмин Е.В., Горбунов О.Е., Плотников П.О., Тюкин В.А., 20172017Кузьмин Е.В., Горбунов О.Е., Плотников П.О., Тюкин В.А.Kuzmin E.V., Gorbunov O.E., Plotnikov P.O., Tyukin V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mais-journal.ru/jour/article/view/613

Для обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте регулярно проводится неразрушающий контроль рельсов с применением различных подходов и методов, включая методы магнитной и вихретоковой дефектоскопии. Статья посвящена задаче автоматического определения порогового уровня амплитуд полезных сигналов (от дефектов и конструктивных элементов рельсового пути) при расшифровке дефектограмм магнитных и вихретоковых дефектоскопов. Сигнал считается полезным (и подлежит дальнейшему анализу), если отклонение его значения от среднего значения всех сигналов как минимум в два раза превосходит пороговый уровень шума рельсов. Вероятность появления сигнала с некоторой амплитудой в бездефектных рельсах на участке без конструктивных элементов, т. е. являющегося рельсовым шумом, характеризуется законом нормального распределения. Таким образом, для вычисления порогового уровня шума может быть задействовано правило трех сигм. А удвоение порога шума дает уровень, превышение которого по амплитудному отклонению от выборочного среднего означает, что сигнал является полезным. В статье предлагается алгоритм нахождения порогового уровня шума рельсов и дается его теоретическое обоснование, а также рассматриваются примеры его работы на нескольких фрагментах реальных магнитных и вихретоковых дефектограмм.

 

To ensure traffic safety of railway transport, non-destructive testing of rails is regularly carried out by using various approaches and methods, including magnetic and eddy current flaw detection methods. The paper is devoted to the problem of automatic determination of a threshold level of amplitudes of useful signals (from defects and structural elements of a railway track) during the analysis of defectograms (records) of magnetic and eddy current flaw detectors. A signal is considered useful (and is subject to further analysis) if a deviation of its value from an average of all signals is at least twice the threshold noise level of rails. The probability of obtaining a signal from a section without structural elements (a rail noise signal) is characterized by the normal distribution law. Thus, the rule of three sigma can be used to calculate the threshold noise level. And a signal is useful if its amplitude deviation from a sample mean exceeds twice the threshold noise level. The paper proposes an algorithm for finding the threshold level of a rail noise and gives its theoretical justification, and it also examines examples of its operation on several fragments of real magnetic and eddy current defectograms.

 

неразрушающий контроль рельсовмагнитная и вихретоковая дефектоскопияобнаружение дефектовавтоматический анализ магнитных и вихретоковых дефектограммnondestructive testingmagnetic and eddy current testingrail flaw detectionautomated analysis of magnetic and eddy current defectogramsReferencesМарков А. А., Кузнецова Е. А., Дефектоскопия рельсов. Формирование и анализ сигналов. Кн. 1. Основы, КультИнформПресс, СПб., 2010;Markov A. A., Kuznetsova E. A., Rails flaw detection. Formation and analysis of signals. Book 1. Principles, KultInformPress, St. Petersburg, 2010, (in Russian).Марков А. А., Кузнецова Е. А., Дефектоскопия рельсов. Формирование и анализ сигналов. Кн. 2. Расшифровка дефектограмм, Ультра Принт, СПб., 2014;Markov A. A., Kuznetsova E. A., Rails flaw detection. Formation and analysis of signals. Book 2. Data interpretation, Ultra Print, St. Petersburg, 2014, (in Russian).Тарабрин В. Ф., Зверев А. В., Горбунов О. Е., Кузьмин Е. В., “О фильтрации данных при автоматической расшифровке дефектограмм АПК «АСТРА»”, В мире неразрушающего контроля, 64:2 (2014), 5–9;Tarabrin V. F., Zverev A. V., Gorbunov O. E., Kuzmin E. V., “About Data Filtration of the Defectogram Automatic Interpretation by Hardware and Software Complex “ASTRA””, NDT World, 64:2 (2014), 5–9, (in Russian).Тарабрин В. Ф., Кузьмин Е. В., Горбунов О. Е., Зверев А. В., “Об определении динамического порога уровня сигналов при автоматической расшифровке дефектограмм АПК «АСТРА»”, Сборник тезисов научных докладов XX Всероссийской научно-техн. конф. по неразрушающему контролю и технической диагностике, ИД «Спектр», М., 2014, 145–147;Tarabrin V. F., Kuzmin E. V., Gorbunov O. E., Zverev A. V., “Ob opredelenii dinamicheskogo poroga urovnya signalov pri avtomaticheskoy rasshifrovke defektogramm APK “ASTRA””, Sbornik tezisov nauchnykh dokladov XX vserossiyskoy nauchno-technicheskoy konferentsii po nerazrushayuschemu kontrolyu I tekhnicheskoy diagnostike, Izdatlskiy dom “Spektr”, Moscow, 2014, 145–147, (in Russian).Вентцель Е. С., Овчаров Л. А., Теория вероятностей и ее инженерные приложения, Высшая школа, М., 2000;Ventcel E. S., Ovcharov L. A., Probability Theory and Its Engineering Applications, Vysshaya Shkola Publishers, Moscow, 2000, (in Russian).Гмурман В. Е., Теория вероятностей и математическая статистика, Высшая школа, М., 2004;Gmurman V. E., Probability Theory and Mathematical Statistics, Vysshaya Shkola Publishers, Moscow, 2004, (in Russian).Феллер В., Введение в теорию вероятностей и ее приложения, Пер. с англ. Т. 1–2, Мир, М., 1984Feller W., An Introduction to Probability Theory and Its Applications. V. I–II, John Willey & Sons, 1970–1971.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.