一种钢轨表面裂纹的涡流探伤方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于无损检测相关技术领域，其公开了一种钢轨表面裂纹的涡流探伤方法及装置，方法包括以下步骤：(1)提供涡流探伤装置，并确定所述涡流探伤装置的探头前平面线与待检测裂纹之间的夹角；(2)判断该夹角是否为零，若是则转至步骤(4)，否则转至步骤(3)；(3)调整探头的位姿直至夹角的角度为零；(4)依据相邻的待检测裂纹之间的间距及待检测信号的波高与信号曲线的半波宽度的比值来判断待检测裂纹的类型，并相应地计算待测裂纹的深度或者数量；其中裂纹类型分别为单个裂纹、等深度密集裂纹及不同深度密集裂纹。本发明专利技术提高了检测准确性，适用性较强，且装置结构紧凑，体积较小，便于携带。

【技术实现步骤摘要】
一种钢轨表面裂纹的涡流探伤方法及装置
本专利技术属于无损检测相关
，更具体地，涉及一种钢轨表面裂纹的涡流探伤方法及装置。
技术介绍
随着铁路运输的发展和运能的增加，钢轨的疲劳损伤日益严重，其中，表面裂纹对钢轨的使用寿命影响较大。按照现行的铁路养护规定，对于深度大于3mm的裂纹，必须进行打磨或者对钢轨进行下道报废处理。显然，采用无损检测方法，检测并定量评估钢轨表面裂纹的深度，具有重要的意义，这有利于在保证安全的前提下提高线路的运输能力。目前，针对钢轨表面小裂纹的无损检测方法存在准确性不高现象，主要问题是：密集裂纹的缺陷信号与单个裂纹的缺陷信号之间的差别难以区分，这种情况对于超声波探伤和超声波测厚法尤其严重；从原理上来说超声波探伤法难以解决类似问题。常规涡流探伤法也存在忽视密集裂纹个数对缺陷幅值信号的影响，造成了对裂纹深度的误判，例如专利CN201310269247.9公开了一种在役钢轨踏面鱼鳞裂纹的涡流视频综合检测评估方法，其采用对钢轨外形轮廓进行半包覆式的阵列涡流探头和阵列视频传感器，检测钢轨踏面的鱼鳞裂纹，该专利将阵列探头采集的涡流信号高度与裂纹的深度对应起来，并进一步将涡流幅值信号转换为二维灰度成像图，此时颜色的深浅度代表裂纹的深度，深浅范围按照0％～100％的范围设置。也即是说，该专利是根据二维视频成像图判断是否属于鱼鳞裂纹的形状，同时根据灰度图(涡流信号高度)判断裂纹的深度，然而其并没有考虑密集裂纹的个数对涡流信号高度的影响，容易造成裂纹深度的误判。相应地，本领域存在着发展一种准确性较好的钢轨表面裂纹的涡流探伤方法及装置的技术需求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种钢轨表面裂纹的涡流探伤方法及装置，其是在研究裂纹取向、裂纹个数对涡流信号高度影响的基础上提出的，该涡流探伤方法可以定量检测钢轨表面的密集小裂纹，解决了长期困扰铁路行业对密集小裂纹定量检测的难题，提高了检测效率及准确性，适用性较强。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种钢轨表面裂纹的涡流探伤方法，所述涡流探伤方法主要包括以下步骤：(1)提供涡流探伤装置，并确定所述涡流探伤装置的探头前平面线与待检测裂纹之间的夹角；(2)判断该夹角的角度是否为零，若是则转至步骤(4)，否则转至步骤(3)；(3)通过所述涡流探伤装置调整探头的位姿直至所述夹角的角度为零；(4)判断相邻的待检测裂纹之间的间距是否大于等于4mm，若是，则判定待检测裂纹为单个裂纹，并计算待检测裂纹的深度，检测结束；否则转至步骤(5)；(5)判断相邻的待检测裂纹之间的间距小于4mm及待检测信号的波高与信号曲线的半波宽度的比值小于0.9是否同时满足，若是，则该待检测裂纹为等深度密集裂纹，并计算待检测裂纹的数量，检测结束；否则，转至步骤(6)；(6)判断相邻的待检测裂纹之间的间距小于4mm及待检测信号的波高与信号曲线的半波宽度的比值大于等于0.9是否同时满足，若是则待检测裂纹为不同深度密集裂纹，并计算最深裂纹的深度，检测结束；否则检测也结束。进一步地，步骤(4)中，待检测裂纹的深度的计算公式为：式中，待检测裂纹深度的变量为z，裂纹信号波高的变量为A(z)。进一步地，步骤(5)中，待检测裂纹的数量的计算公式为：式中，裂纹信号波高的变量为A(n)。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种钢轨表面裂纹的涡流探伤装置，所述涡流探伤装置是采用如上所述的钢轨表面裂纹的涡流探伤方法对钢轨进行检测的。进一步地，所述涡流探伤装置包括探伤执行机构、探伤仪、控制系统及软件分析系统，所述探伤执行机构及所述软件分析系统分别连接于所述控制系统，所述探伤仪连接所述探伤执行机构及所述软件分析系统；所述软件分析系统用于依据接收到的数据通过逻辑判断及计算公式对待测裂纹进行分类，并计算待测裂纹的深度或者个数。进一步地，所述探伤执行机构包括主支撑架部件、配重部件、前支撑板部件、工作轨道及基座，所述工作轨道设置在所述基座上，所述主支撑架部件滑动地连接于所述工作轨道，其能沿所述工作轨道水平移动；所述前支撑板部件连接于所述主支撑架部件，所述配重部件连接于所述前支撑板部件。进一步地，所述工作轨道与所述主支撑架部件之间形成啮合连接。进一步地，所述主支撑架部件包括主支撑板、双滑轮组件及连接索，所述双滑轮组件设置在所述主支撑板上，所述连接索活动地设置在所述双滑轮组件上，其两端分别连接于所述配重部件及所述前支撑板部件。进一步地，所述前支撑板部件的质量大于所述配重部件的质量，使得所述前支撑板部件的笔试探头的底部与钢轨表面自动接触。进一步地，所述前支撑板部件滑动地连接于所述主支撑架部件，其能沿所述主支撑架部件上下移动。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的钢轨表面裂纹的涡流探伤方法及装置主要具有以下有益效果：1.所述涡流探伤方法针对单个裂纹、等深度密集裂纹及不同深度密集裂纹均进行了分类及检测，同时还相应地计算了待测裂纹的深度或者数量，考虑到了密集型裂纹的个数对涡流信号高度的影响，提高了检测准确性及效率，适用性较强。2.所述连接索活动地设置在所述双滑轮组件上，其两端分别连接于所述配重部件及所述前支撑板部件，所述前支撑板部件的质量大于所述配重部件的质量，使得所述前支撑板部件的笔试探头的底部与钢轨表面自动接触，并可以随着钢轨表面的起伏变化进行随动，提高了检测稳定性及准确性，灵活性较好。3.所述涡流探伤方法简单，易于实施，有利于推广应用。4.所述涡流探伤装置的结构紧凑，体积较小，重量较轻，便于携带。附图说明图1是本专利技术提供的钢轨表面裂纹的涡流探伤方法的流程示意图；图2是图1中的钢轨表面裂纹的涡流探伤方法涉及的Lx与L0之间的夹角β的计算示意图；图3是本专利技术提供的钢轨表面裂纹的涡流探伤装置的探伤执行机构的局部示意图；图4是图3中的探伤执行机构的基座的示意图；图5是图3中的探伤执行机构沿一个角度的示意图；图6是图3中的探伤执行机构的主支撑部件及工作轨道的示意图；图7是图6中的主支撑部件沿一个角度的示意图；图8是图3中的探伤执行机构沿另一个角度的示意图；图9是图3中的钢轨表面裂纹的涡流探伤装置的系统框图；图10是图1中的钢轨表面裂纹的涡流探伤方法涉及的A型裂纹、B型裂纹及C型裂纹的信号波高与时基线的关系示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-探伤执行机构，11-主支撑架部件，111-主支撑板，112-第一齿轮轴，113-主电机，114-行走滑块，115-升降导轨，116-升降滑块，118-双滑轮组件，119-连接索，12-配重部件，13-前支撑板部件，132-笔试探头组件，132-1-笔试探头，132-2-探头支撑架，132-3-第二齿轮轴，133-转动轴组件，133-1-第三齿轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢轨表面裂纹的涡流探伤方法，其特征在于，该涡流探伤方法包括以下步骤：/n(1)提供涡流探伤装置，并确定所述涡流探伤装置的探头前平面线与待检测裂纹之间的夹角；/n(2)判断该夹角的角度是否为零，若是则转至步骤(4)，否则转至步骤(3)；/n(3)通过所述涡流探伤装置调整探头的位姿直至所述夹角的角度为零；/n(4)判断相邻的待检测裂纹之间的间距是否大于等于4mm，若是，则判定待检测裂纹为单个裂纹，并计算待检测裂纹的深度，检测结束；否则转至步骤(5)；/n(5)判断相邻的待检测裂纹之间的间距小于4mm及待检测信号的波高与信号曲线的半波宽度的比值小于0.9是否同时满足，若是，则该待检测裂纹为等深度密集裂纹，并计算待检测裂纹的数量，检测结束；否则，转至步骤(6)；/n(6)判断相邻的待检测裂纹之间的间距小于4mm及待检测信号的波高与信号曲线的半波宽度的比值大于等于0.9是否同时满足，若是则待检测裂纹为不同深度密集裂纹，并计算最深裂纹的深度，检测结束；否则检测也结束。/n

【技术特征摘要】
1.一种钢轨表面裂纹的涡流探伤方法，其特征在于，该涡流探伤方法包括以下步骤：
(1)提供涡流探伤装置，并确定所述涡流探伤装置的探头前平面线与待检测裂纹之间的夹角；
(2)判断该夹角的角度是否为零，若是则转至步骤(4)，否则转至步骤(3)；
(3)通过所述涡流探伤装置调整探头的位姿直至所述夹角的角度为零；
(4)判断相邻的待检测裂纹之间的间距是否大于等于4mm，若是，则判定待检测裂纹为单个裂纹，并计算待检测裂纹的深度，检测结束；否则转至步骤(5)；
(5)判断相邻的待检测裂纹之间的间距小于4mm及待检测信号的波高与信号曲线的半波宽度的比值小于0.9是否同时满足，若是，则该待检测裂纹为等深度密集裂纹，并计算待检测裂纹的数量，检测结束；否则，转至步骤(6)；
(6)判断相邻的待检测裂纹之间的间距小于4mm及待检测信号的波高与信号曲线的半波宽度的比值大于等于0.9是否同时满足，若是则待检测裂纹为不同深度密集裂纹，并计算最深裂纹的深度，检测结束；否则检测也结束。


2.如权利要求1所述的钢轨表面裂纹的涡流探伤方法，其特征在于：步骤(4)中，待检测裂纹的深度的计算公式为：



式中，待检测裂纹深度的变量为z，裂纹信号波高的变量为A(z)。


3.如权利要求1所述的钢轨表面裂纹的涡流探伤方法，其特征在于：步骤(5)中，待检测裂纹的数量的计算公式为：



式中，裂纹信号波高的变量为A(n)。


4.一种钢轨表面裂纹的涡流探伤装置，其特征在于：所述涡流检测设置是采用权利要求1-3任一项所述的钢轨表面裂纹的涡流探伤方法对钢轨进行检测的。


5.如权利要求4所述的钢轨表面裂纹的涡流探伤装置，其特征在于：所述涡流探伤装置包括探伤执行机构(1)、探伤仪(2)、控制系统(3)及软件...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡乾午，赵文芳，曾晓雁，侯康乐，王邓志，吴细水，杨国涛，徐其瑞，
申请(专利权)人：华中科技大学，中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42