HRB400钢筋金纳米复合材料光声传感微裂纹检测

为解决传统检测方法抗电磁干扰弱、复杂工况适应性差的问题，针对高铁轨枕HRB400钢筋微裂纹高精度检测的需求，开发了一种基于金纳米复合材料（Au-PDMS）光声传感的超声检测方法。首先，探究光声转换理论模型，制备4.01 <italic>wt</italic>%，5.23 <italic>wt</italic>%，6.01 <italic>wt</italic>%，7.69 <italic>wt</italic>%浓度梯度Au-PDMS薄膜样品；然后，采用532 nm脉冲激光激发超声信号，结合巴特沃斯带通滤波与db4小波分解复合算法处理数据；最终通过COMSOL Multiphysics搭建HRB400钢筋有限元模型，分析超声信号多维度特征与裂纹深度定量关系。本研究分析采用5.23 <italic>wt</italic>%浓度样品的超声主频达4.58 MHz、信噪比19.56 dB；实测裂纹深度检测精度640 μm。定量研究表明：裂纹深度为1 mm时首波幅值提升；深度3 mm时波形分裂为双峰结构，峰间隔达1.50 μs；通过建立裂纹深度与峰值幅度、能量、主频率及到达时间的多参数协同响应模型，实现HRB400钢筋微裂纹量化检测。该系统兼具微米级分辨率、强抗电磁干扰性和复杂工况适应性，为高铁基础设施结构健康监测提供可靠的技术支撑。