本实用新型专利技术公开了一种用于道岔尖轨全截面监测的压电式导波换能器检测装置。底部防护外壳安装在尖轨轨底的下表面，左右侧防护外壳分别安装在轨腰两侧并贴合在轨腰和轨底的上表面；底部防护外壳、左侧防护外壳、右侧防护外壳中分别装多个压电换能器，分别在尖轨的轨底、轨头侧面、轨腰的两侧侧面，压电换能器与尖轨之间用耦合剂耦合，压电换能器底部均装有背衬垫片；压电换能器线路防水接头密封排出。本实用新型专利技术是针对于道岔尖轨的特殊截面设计的压电式导波换能器，可以用来监测道岔尖轨全截面的伤损情况。
【技术实现步骤摘要】
一种用于道岔尖轨全截面监测的压电式导波换能器检测装置
本技术涉及一种导波传感器，尤其涉及一种用于道岔尖轨全截面监测的压电式导波换能器检测装置。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，铁路运输占据了重要的角色。至2018年底，我国的铁路总里程已突破13.1万公里以上。高速铁路的快速发展对于铁路系统的安全性要求也日益增加。道岔尖轨作为铁轨系统中的活动部件，在列车高速运行中承受着剧烈的侧向压力，复杂的工作环境使其成为铁轨系统中的薄弱环节，道岔尖轨中的损伤从轨底、轨腰和轨头都有可能出现，且生长迅速，如未能及时发现，后果极为严重。当前我国铁轨检测的常规手段为超声探伤和人工巡检。超声探伤难以适用于道岔尖轨中轨头截面过窄的区域，人工巡检只能发现尖轨形态上变化以及表面的缺陷。两种方法都为逐点式检测，费时费力。利用超声导波长距离传播和全断面覆盖的特点可实现道岔尖轨的全断面覆盖在线监测。适应现场的工况，安装的换能器应当集中紧凑，轻便紧凑，拆装方便。近些年，导波检测已应用于管道、电缆、铁轨检测等各个领域，但其用于尖轨全截面伤损监测的情况还很少。技术专利公开号为201820031299.0的技术方案仅利用压电晶振片的压电换能器来检测钢轨轨底伤损。专利号为201620379048.2的技术专利公开了一种用于超声波实时断轨监测系统的压电换能器。该换能器安装在轨腰位置，监测精度仅能够达到判别钢轨是否断裂的程度，无法实现细小缺陷在及时预警。对于道岔全断面监测难以适用。目前，尚无一种针对道岔尖轨全断面监测的高集成度、拆装方便的换能器。r>
技术实现思路
本技术的目的是克服背景
的不足，提供了一种用于道岔尖轨全截面监测的压电式导波换能器检测装置，专门针对道岔尖轨全断面监测、高度集成，安装牢固。本技术技术方案如下：本技术包括底部防护外壳、左侧防护外壳和右侧防护外壳；底部防护壳装在尖轨轨底的下表面，左侧防护外壳、右侧防护外壳分别安装在尖轨轨腰的两侧，并贴合在轨腰以及轨底的上表面；第一压电换能器安装在左侧防护外壳顶部内且垂直接触于尖轨轨头侧面布置，第二压电换能器安装在左侧防护外壳中部内且垂直接触在尖轨轨腰的侧面，第七压电换能器安装在右侧防护外壳中部内且垂直接触在尖轨轨腰的侧面，且第二压电换能器和第七压电换能器对称分布在尖轨轨腰的两侧；第三压电换能器、第四压电换能器、第五压电换能器和第七压电换能器安装在底部防护外壳中部内且垂直接触在尖轨底部的下表面，第三压电换能器、第四压电换能器、第五压电换能器和第七压电换能器沿垂直尖轨方向的水平方向间隔均布在尖轨底部的下表面；左防水接头、底防水接头、右防水接头均通过螺纹分别安装在左侧防护外壳、底部防护外壳和右侧防护外壳上；左侧防护外壳内的第一压电换能器、第二压电换能器的输出线通过存有防水胶的内部排线管路汇集到四芯线排线口，四芯线排线口通过左防水接头密封防水处理穿设出左侧防护外壳；底部防护外壳和右侧防护外壳内部结构同理。底部防护外壳内的第三压电换能器、第四压电换能器、第五压电换能器和第七压电换能器的输出线通过存有防水胶的内部排线管路汇集到底八芯线排线口，底八芯线排线口通过底防水接头密封防水处理穿设出底部防护外壳；右侧防护外壳内的第七压电换能器的输出线连接到右两芯线排线口，右两芯线排线口通过右防水接头密封防水处理穿设出右侧防护外壳。通过尖轨左侧轨腰处的第一压电换能器和第二压电换能器，尖轨右侧轨腰处的第七压电换能器以及尖轨底部轨底处的第三压电换能器、第四压电换能器、第五压电换能器和第六压电换能器组合实现尖轨全截面覆盖检测。左侧防护外壳、右侧防护外壳和底部防护外壳均设有芯线接出口，出口处设有左防水接头、底防水接头、右防水接头保持密封，将每个防护壳内每个压电换能器的导线一并引出。每个压电换能器底部与各自的外壳内壁接触处均设有背衬垫片，使压电换能器能紧顶轨面，保证压电换能器与尖轨轨面的贴合性。所述的左侧防护外壳、右侧防护外壳的外侧部分别通过各自的紧固螺栓和紧固螺栓联接在底部防护外壳的两侧，且左侧防护外壳、右侧防护外壳内表面外形贴合尖轨的侧面形状。各个压电换能器的探头表面均涂有耦合剂，探头通过耦合剂粘贴接触在尖轨的表面。本技术的压电换能器与尖轨的耦合方式是耦合剂，耦合剂如双组份的环氧胶。本技术实验中发现尖轨与正常铁轨不同，其上下面、侧面均有不同程度受力，伤损也有极大概率出现在轨腰与轨头上，对轨底的监测并不能保障列车的安全。因此本技术多个压电换能器分别布置不同的特定位置处进行同时检测监测。通常的轨道实时检测只安装一个压电换能器，当多个压电换能器同时布置检测时会存在相互影响干扰的问题，而本技术通过控制不同换能器激发信号频率、幅值、延迟不同，使每个换能器可激发和接收特定模态的导波，解决了多个压电换能器同时布置并检测时的影响干扰技术问题，实现了多个压电换能器同时协同工作。本技术的有益效果是：本技术可以采集不同位置的尖轨导波检测结果，可安装在轨头轨腰轨底不同位置协同工作。每个换能器均可激发接收特定模态的导波，不同模态导波对尖轨中缺陷的位置、形状敏感度有差异，能够用于帮助对缺陷进行更准确的定位和判断。所有换能器协同工作时的信号可覆盖整个尖轨截面，实现定量化监测。若本技术能有效的实施，可以在尖轨全截面上激发导波，用于全截面的伤损检测；该换能器采用组合式结构，易于安装、方便携带，可适用于多种条件下的工作要求。若在一定区域内铁路网尖轨处均安装本技术所述传感器，可构成监测网络，实时对尖轨伤损情况进行监测，从而及时做好防护措施，进而减少经济损失。附图说明图1是本技术的装配结构剖视图。图中：左侧防护外壳1、第一压电换能器2、左背衬垫片3、防水胶4、左防水接头5、左四芯线排线口6、第二压电换能器7、螺栓8、底部防护外壳9、第三压电换能器10、底背衬垫片11、第四压电换能器12、底防水接头13、底八芯线排线口14、第五压电换能器15、第六压电换能器16、紧固螺栓17、右侧防护外壳18、右两芯线排线口19、右防水接头20、右背衬垫片21、第七压电换能器22、尖轨23。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明。如图1所示，具体实施包括底部防护外壳9、左侧防护外壳1和右侧防护外壳18；左侧防护外壳1、右侧防护外壳18的外侧部分别通过各自的螺栓8和紧固螺栓17联接在底部防护外壳9的两侧，且左侧防护外壳1、右侧防护外壳18内表面外形贴合尖轨的侧面形状。底部防护壳9装在尖轨23轨底的下表面，左侧防护外壳1、右侧防护外壳18分别安装在尖轨23轨腰的两侧，并贴合在轨腰以及轨底的上表面；左侧防护外壳1内包含第一压电换能器2、第二压电换能器7、左背衬垫片3、左防水接头5和左四芯线排线口6；底部防护外壳9内包含第三压电换能器10、第四压电换能器12、第五压电换能器15、第六压电换能器16、底背衬垫片11、底防水接头13和底八芯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于道岔尖轨全截面监测的压电式导波换能器检测装置，其特征在于：包括底部防护外壳(9)、左侧防护外壳(1)和右侧防护外壳(18)；底部防护外壳(9)装在尖轨(23)轨底的下表面，左侧防护外壳(1)、右侧防护外壳(18)分别安装在尖轨(23)轨腰的两侧，并贴合在轨腰以及轨底的上表面；第一压电换能器(2)安装在左侧防护外壳(1)顶部内且垂直接触于尖轨(23)轨头侧面布置，第二压电换能器(7)安装在左侧防护外壳(1)中部内且垂直接触在尖轨(23)轨腰的侧面，第七压电换能器(22)安装在右侧防护外壳(18)中部内且垂直接触在尖轨(23)轨腰的侧面，且第二压电换能器(7)和第七压电换能器(22)对称分布在尖轨(23)轨腰的两侧；第三压电换能器(10)、第四压电换能器(12)、第五压电换能器(15)和第六压电换能器(16)安装在底部防护外壳(9)中部内且垂直接触在尖轨(23)底部的下表面，第三压电换能器(10)、第四压电换能器(12)、第五压电换能器(15)和第六压电换能器(16)沿垂直尖轨(23)方向的水平方向间隔均布在尖轨(23)底部的下表面；左防水接头(5)、底防水接头(13)、右防水接头(20)均通过螺纹分别安装在左侧防护外壳(1)、底部防护外壳(9)和右侧防护外壳(18)上；左侧防护外壳(1)内的第一压电换能器(2)、第二压电换能器(7)的输出线通过存有防水胶(4)的内部排线管路汇集到四芯线排线口(6)，四芯线排线口(6)通过左防水接头(5)密封防水处理穿设出左侧防护外壳(1)。/n...
【技术特征摘要】
1.一种用于道岔尖轨全截面监测的压电式导波换能器检测装置，其特征在于：包括底部防护外壳(9)、左侧防护外壳(1)和右侧防护外壳(18)；底部防护外壳(9)装在尖轨(23)轨底的下表面，左侧防护外壳(1)、右侧防护外壳(18)分别安装在尖轨(23)轨腰的两侧，并贴合在轨腰以及轨底的上表面；第一压电换能器(2)安装在左侧防护外壳(1)顶部内且垂直接触于尖轨(23)轨头侧面布置，第二压电换能器(7)安装在左侧防护外壳(1)中部内且垂直接触在尖轨(23)轨腰的侧面，第七压电换能器(22)安装在右侧防护外壳(18)中部内且垂直接触在尖轨(23)轨腰的侧面，且第二压电换能器(7)和第七压电换能器(22)对称分布在尖轨(23)轨腰的两侧；第三压电换能器(10)、第四压电换能器(12)、第五压电换能器(15)和第六压电换能器(16)安装在底部防护外壳(9)中部内且垂直接触在尖轨(23)底部的下表面，第三压电换能器(10)、第四压电换能器(12)、第五压电换能器(15)和第六压电换能器(16)沿垂直尖轨(23)方向的水平方向间隔均布在尖轨(23)底部的下表面；左防水接头(5)、底防水接头(13)、右防水接头(20)均通过螺纹分别安装在左侧防护外壳(1)、底部防护外壳(9)和右侧防护外壳(18)上；左侧防护外壳(1)内的第一压电换能器(2)、第二压电换能器(7)的输出线通过存有防水胶(4)的内部排线管路汇集到四芯线排线口(6)，四芯线排线口(6)通过左防水接头(5)密封防水处理穿设出左侧防护外壳(1)。
2.根据权利要求1所述的一种用于道岔尖轨全截面监测的压电式导波换能器检测装置，其特征在于：底部防护外壳(9)内的第三压电换能器(10)、第四压电换能器(12)、第五压电换能器(15)和第六压电换能器(16...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏飞，柳伟续，李伟，蒋金洲，梁晨，徐玉坡，吕福在，唐志峰，
申请(专利权)人：杭州浙达精益机电技术股份有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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