基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110672722A(43)申请公布日2020.01.10(21)申请号201911079885.8(22)申请日2019.11.07(71)申请人山东省科学院激光研究所地址272000山东省济宁市高新区产学研基地A3号楼B座(72)发明人陈建伟赵扬马健宋江峰郭锐刘帅白雪(74)专利代理机构济南泉城专利商标事务所37218代理人张贵宾(51)Int.Cl.G01N29/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统及方法(57)摘要本发明属于火车车轮探伤技术领域，具体涉及到一种基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统及方法。本发明的在线检测系统主要包括电磁超声传感器、激励模块、采集模块、传输模块和上位机，本发明通过电磁超声传感器的小型化设计，结合外偏置钢轨技术实现了对机车车轮踏面区域表面及近表面缺陷的直接检测。CN110672722ACN110672722A权利要求书1/1页1.一种基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统，包括电磁超声检测装置，所述电磁超声检测装置包括电磁超声传感器、采集模块、激励模块、传输模块和上位机，电磁超声传感器分别连接采集模块和激励模块，采集模块连接传输模块，传输模块连接上位机，其特征在于：所述采集模块、激励模块、传输模块和上位机均被封装在一机箱内；电磁超声传感器安装有接近开关；还包括检测区两侧的外偏置钢轨，外偏置钢轨是指一段正常钢轨的中间段平行向外偏置一定距离，外偏置钢轨下方预留走线管，机箱放置于外偏置钢轨外侧，机箱上设有预留口，电磁超声传感器的引出线通过走线管插在机箱的预留口上，接近开关的引出线通过走线管和预留口与激励模块线路连接；所述电磁超声传感器安装在外偏置钢轨内侧，电磁超声传感器的中心位置位于车轮通过时踏面中心的正下方，在每一侧的外偏置钢轨内侧均安装两个电磁超声传感器，同一侧的两个电磁超声传感器间距为车轮的半周长。2.根据权利要求1所述的基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统，其特征在于：所述外偏置钢轨内侧设有护轨。3.根据权利要求1或2所述的基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统，其特征在于：所述电磁超声传感器的永磁铁采用钕铁硼强磁铁。4.根据权利要求1或2所述的基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统，其特征在于：所述电磁超声传感器的激励线圈和接收线圈均为PCB双层线圈，激励线圈和接收线圈都有8个周期，激励线圈和接收线圈的线间距均为激励波半波长。5.根据权利要求4所述的基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统，其特征在于：所述激励线圈的线宽为0.2mm，每层为2匝；接收线圈的线宽为0.1mm，每层为4-6匝。6.根据权利要求1或2所述的基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统，其特征在于：所述电磁超声传感器宽度尺寸在30-35mm之间。7.根据权利要求1或2所述的基于无传感器伺服压力机全闭环控制系统，一种基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测方法，包括以下步骤：步骤一：检测区的火车钢轨采用外偏置钢轨，将电磁超声传感器安装在外偏置钢轨内侧，并且让电磁超声传感器的中心位置位于车轮通过时踏面中心的正下方；在每一侧的外偏置钢轨内侧均安装两个电磁超声传感器，同一侧的两个电磁超声传感器间距为车轮的半周长；电磁超声传感器对应的机箱放置在外偏置钢轨外侧，将电磁超声传感器和接近开关的引出线通过走线管插在机箱的预留口上；步骤二：当有车轮经过电磁超声传感器时，接近开关被触发，整个系统开始工作，电磁超声传感器的激励线圈在车轮踏面近表面激励出表面波，表面波沿车轮表面传播，反射波或透射波再次经过电磁超声传感器时被电磁超声传感器的接收线圈接收，经采集模块传送给传输模块，再经传输模块传输给上位机；步骤三：上位机对步骤二传输的信号数据进行分析：当只有一个稳定的透射波时，表明车轮完好；当存在反射波时，表明存在与波传播方向垂直的缺陷；当不存在反射波，但是透射波衰减或消失时，表明存在与波的传播方向存在一定的夹角的缺陷。2CN110672722A说明书1/4页基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统及方法技术领域[0001]本发明属于火车车轮探伤技术领域，具体涉及到一种基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统及方法。背景技术[0002]目前采用表面波进行车轮检测的方法主要有两种：钢轨内置表面波探头车轮探伤法和车载表面波探头车轮探伤法。[0003]第一种方法利用传统的压电晶体超声探头产生表面波，在钢轨中嵌入探头，探头突出钢轨，当车辆运行时，踏面压住探头使得探头按顺序得到触发。这种探伤方法的设备安装维护简单，但是其需要耦合剂且需要损坏钢轨安装，长期在线检测存在耦合失效的