一种基于电磁超声的机车车轮辋裂缺陷在线检测系统技术方案

本发明专利技术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辋裂缺陷在线检测系统。本发明专利技术采用了电磁超声横波传感器进行车轮辋裂缺陷的检测，采用超声横波对车轮辋裂进行检测，通过电磁超声横波传感器、激励模块、数据采集模块、传输模块、上位机、接近开关对车轮辋裂进行检测，并将电磁超声横波传感器密布安装在外偏执钢轨的内侧，提高了检测使用寿命，实现了对火车车轮辋裂缺陷的长期在线检测。检测。检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁超声的机车车轮辋裂缺陷在线检测系统


[0001]本专利技术属于火车车轮探伤
，具体涉及到一种基于电磁超声的机车车轮辋裂缺陷在线检测系统。

技术介绍

[0002]对机车车轮的探伤直接影响到火车的行车安全，其重要性不言而喻。列车轮对是列车运行中极其重要的部件，不仅承受列车及其负载的重量，而且还要通过与钢轨相接触的踏面部分传递机车与钢轨间的驱动力和制动力，车轮主要危害性缺陷类型为辋裂和车轮径向裂损。上述缺陷的产生将导致崩轮、切轴，进一步甚至造成列车巅覆，因此，需要对火车车轮进行有效的检测，以保证列车的运行安全。
[0003]目前，主要采用压电超声纵波法对火车车轮进行检测，需要压电探头与火车车轮之间进行良好的耦合，长期在线检测存在耦合失效的问题，容易造成漏检，且通常采用无杂质与气泡的水作为耦合剂，所以在冰点以下的低温环境中无法使用，同时压电晶片在经受车轮的撞击过程中极易受损，造成设备的漏检率提高，同时给设备的维护造成了很大的困难。ZL200620134118.4提供了一项电磁超声表面波激励技术，用于检测车轮踏面上的缺陷，但无法识别车轮内部缺陷。因此，本专利技术提出一种基于电磁超声技术的机车车轮辋裂缺陷在线检测系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有技术的不足，提供一种基于电磁超声的机车车轮辋裂缺陷在线检测系统。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种基于电磁超声的机车车轮辋裂缺陷在线检测系统，包括若干机箱，每个机箱上预留若干个探头接口、一网络接口和一接近开关接口，在每个机箱内封装有激励模块、数据采集模块和传输模块，其中数据采集模块与传输模块连接，传输模块通过网线从网络接口处与上位机连接；每一个探头接口对应连接一电磁超声横波传感器，电磁超声横波传感器通过探头接口分别与激励模块和数据采集模块连接；所述电磁超声横波传感器上安装有接近开关，接近开关通过接近开关接口连接激励模块；
[0007]所述电磁超声横波传感器安装在两侧的外偏置钢轨的内侧，电磁超声横波传感器的中心位置位于车轮通过时踏面中心的正下方；电磁超声横波传感器沿车轮行进方向连续紧密排布，每侧电磁超声横波传感器排列的总长度不小于被测车轮的周长；
[0008]所述激励模块用于给电磁超声横波传感器的线圈提供交变的高频电流，激励出超声横波；
[0009]所述数据采集模块用于接收反射声波在电磁超声横波传感器线圈内感应出的电压信号；
[0010]所述传输模块用于将数据采集模块得到的电压信号传输给上位机；
[0011]所述上位机将从传输模块得到的超声信号数据进行处理显示，并判断被测车轮内部是否存在辋裂缺陷。
[0012]所述电磁超声横波传感器工作模式为自发自收。
[0013]所述每个机箱的探头接口设为六个。
[0014]所述电磁超声横波传感器固定在一壳体内，壳体下端连接一联接件，联接件与底座连接，所述底座设有中空腔，中空腔内放置一压缩弹簧，联接件位于压缩弹簧内，联接件上一体连接一限位块，限位块的横向长度大于底座上端开口长度，限位块位于压缩弹簧上方；所述底座上设有一固定孔。
[0015]所述激励模块的激励频率为1-4MHz。
[0016]本专利技术的有益效果：本专利技术克服了压电技术需要耦合剂的缺点，提高了检测探头的使用寿命，使用超声横波对火车车轮辋裂缺陷进行检测，实现了对火车车轮辋裂缺陷的长期在线检测，填补了国内外市场的空白，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
[0017]图1 为本专利技术电磁超声横波检测辋裂原理图。
[0018]图2为本专利技术系统结构框图。
[0019]图3 本专利技术机箱侧面结构示意图。
[0020]图4本专利技术电磁超声横波传感器结构示意图。
[0021]图5 本专利技术电磁超声横波传感器安装段的钢轨示意图。
[0022]图6 本专利技术存在辋裂缺陷时的检测信号。
[0023]图中，1电磁超声横波传感器，2机箱，3外偏置钢轨，4壳体，5联接件，6底座，7压缩弹簧，8限位块，9固定孔，10探头接口，11网络接口，12接近开关接口，13起始段，14过渡段，15检测工作段。
具体实施方式
[0024]以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均属于本专利技术的保护范围。
[0025]本专利技术系统包括电磁超声横波传感器1、接近开关、激励模块、数据采集模块、传输模块、上位机，该系统在车轮踏面表面激励出超声横波，超声横波沿与车轮表面垂直的方向即车轮径向传播。电磁超声横波传感器1采用自发自收的工作方式，当车轮内部无辋裂缺陷时，超声横波透过车轮使得电磁超声横波传感器1接收不到反射信号；当车轮内部存在辋裂缺陷时，由于辋裂属于周向缺陷与超声横波传播方向垂直，超声反射波被同一电磁超声横波传感器1接收。因此，通过对系统接收的超声反射信号分析，实现机车车轮辋裂缺陷的在线检测。
[0026]附图1为电磁超声横波检测辋裂原理图，下面简单介绍一下本专利技术的原理：电磁超声横波传感器1激励的超声横波沿与车轮表面垂直的方向传播，因此若车轮上不存在辋裂缺陷时，超声横波透过车轮，电磁超声横波传感器1无法接收到反射信号；当超声横波传播过程中遇到辋裂缺陷时，因辋裂为周向缺陷即与超声横波传播方向垂直，所以会产生反射波，同一电磁超声横波传感器1接收到反射波即可判断辋裂的存在。如附图1所示，当辋裂尺
寸较大时可能会产生多次回波，通过此回波不仅可以判断辋裂的存在，还可以计算辋裂的深度。
[0027]如附图2所示，检测系统包括电磁超声横波传感器1、接近开关、激励模块、数据采集模块、传输模块和上位机。其中，接近开关固定在电磁超声横波传感器1上；激励模块、数据采集模块、传输模块被封装在一机箱2内，机箱2上预留若干个探头接口10、一网络接口11和一接近开关接口12。数据采集模块与传输模块连接，传输模块通过网线从网络接口11处与上位机连接；每一个探头接口10对应连接一个电磁超声横波传感器1，电磁超声横波传感器1通过探头接口10分别与激励模块和数据采集模块连接；所述电磁超声横波传感器1上安装接近开关，接近开关通过接近开关接口12连接激励模块。
[0028]所述的电磁超声横波传感器1主要由永磁铁和线圈组成，磁铁采用钕铁硼强磁铁，采用自发自收的工作方式，对应的工作频率为1-4MHz。
[0029]所述的激励模块用于给电磁超声横波传感器1提供高频的交变电流，以在被测车轮表面激励出超声横波，超声横波沿与车轮表面垂直的径向传播。
[0030]所述的数据采集模块用于接收反射声波在电磁超声横波传感器1线圈内感应出的电压信号，即用于反射信号的采集；
[0031]所述的传输模块用于将数据采集模块采集到的数据传输到上位机中，上位机对数据进行分析处理显示，并对有辋裂缺陷的车轮进行标记。
[0032]如附图3所示为本实施例的机箱2侧面结构图，本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁超声的机车车轮辋裂缺陷在线检测系统，其特征在于：包括若干机箱(2)，每个机箱(2)预留若干个探头接口(10)、一网络接口(11)和一接近开关接口(12)，在每个机箱(2)内封装有激励模块、数据采集模块和传输模块，其中数据采集模块与传输模块连接，传输模块通过网线从网络接口(11)处与上位机连接；每一个探头接口(10)对应连接一电磁超声横波传感器(1)，电磁超声横波传感器(1)通过探头接口(10)分别与激励模块和数据采集模块连接；所述电磁超声横波传感器(1)上安装有接近开关，接近开关通过接近开关接口(12)连接激励模块；所述电磁超声横波传感器(1)安装在两侧的外偏置钢轨(3)的内侧，电磁超声横波传感器(1)的中心位置位于车轮通过时踏面中心的正下方；电磁超声横波传感器(1)沿车轮行进方向连续紧密排布，每侧电磁超声横波传感器(1)排列的总长度不小于被测车轮的周长；所述激励模块用于给电磁超声横波传感器(1)的线圈提供交变的高频电流，激励出超声横波；所述数据采集模块用于接收反射声波在电磁超声横波传感器(1)线圈内感应出的电压信号；所述传输模块用...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建伟，马健，郭锐，宋江峰，刘帅，白雪，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：新型
国别省市：