[發明專利]便攜式機車車輛輪對踏面電磁超聲探傷儀

有效

• 申請號: 200610021912.2
• 申請日: 2006-09-22
• 公開（公告）號: CN100561214C
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 王黎;高曉蓉;王澤勇;趙全軻;彭建平;張渝
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/14;G01N29/24
• 代理公司: 成都博通專利事務所
• 代理人: 陳樹明

所屬技術領域

本發明波及一種超聲波探傷裝置，特別涉及一種機車車輛輪對踏面缺陷電磁超聲探傷儀。

背景技術

近年來，隨著我國國民經濟的高速發展，列車的運行速度逐年提升。列車的提速運行對列車質量提出了更高的要求。作為列車重要部件的輪對，尤其是踏面表面和近表面的擦傷、剝離、裂紋等缺陷是危及行車安全的重大因素。因此需要隨時對車輪進行檢測，特別是對車輪踏面的是否存在缺陷進行檢測。這是一項極其重要的日常性和經常性的工作。

傳統的輪對踏面缺陷檢測方式，主要依靠人工檢測為主，檢測結果主觀性較強，準確性較低，容易出現漏檢。現有的較先進的檢測方式是采用超聲探傷儀。常規的超聲探傷儀主要采用壓電超聲檢測原理，產生各種波模超聲波實現車輪踏面缺陷的無損檢測。它們均無法直接探測到車輪踏面表面和近表面連續殼層內的缺陷，需要在車輪解體(落輪)狀態下，沿表面連續掃查才能實現車輪表面一周的連續探傷，并且無法進行動態自動連續檢測。

壓電式超聲波檢測儀在使用時，需要對待測物體表面進行清洗，去除表面污垢和防銹油漆等預處理；檢測完畢后，根據鐵路相關規定，還必須對表面進行后處理，例如涂防銹油漆等，其檢測時間長，配套工序較多，效率低。在檢測過程中，為了提高耦合效率，必須使用耦合劑，給現場檢測應用帶來不便。

發明內容

本發明的目的就是提供一種便攜式機車車輛輪對踏面電磁超聲探傷儀。該探傷儀能夠自動實現車輪踏面圓周的一次性全面覆蓋掃描，檢測時無須對待測車輪表面進行清洗，在檢測中也不需要耦合劑，能夠簡單、快捷、高效地完成現場不落輪踏面缺陷檢測工作，并且攜帶方便，尤其適合基層站、段使用。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：一種便攜式機車車輛輪對踏面電磁超聲探傷儀，由探傷儀主機及電磁超聲換能器兩部分組成，其結構特點是：探傷儀主機中的超聲頻率信號發生器產生的超聲頻率信號經邏輯控制單元送功率放大器放大；放大后的超聲頻率信號通過電磁超聲換能器在輪對表面及近表面產生超聲表面波，該超聲表面波沿輪對表面傳播，并又由電磁超聲換能器接收到傳回的超聲表面回波；送主機中的可編程放大單元放大后，再經模數轉換器轉換為數字信號，該數字信號經邏輯控制單元直接送存儲器存儲和/或經數字信號處理單元處理后再經邏輯控制單元送存儲器存儲。

電磁超聲換能器的組成為：外殼內安放有磁鐵，磁鐵端部設有高頻線圈，高頻線圈的外部安裝有與外殼相接的保護面板，外殼上設有與高頻線圈相連的接線端口。

所述的保護面板與輪對踏面的接觸面為弧形，其曲率半徑與輪對踏面的曲率半徑相同。

電磁超聲換能器的外殼上設有手柄。

本發明的基本工作原理和過程為：

工作時，將電磁超聲換能器(Electromagnetic?Acoustic?Transducers，縮寫為EMAT)貼在車輪踏面表面，在主機控制下電磁超聲換能器在輪對表面產生超聲表面波即始發波，該始發波的頻率與超聲頻率信號發生器產生信號的頻率相同。該始發波沿著車輪踏面圓周方向的表面及近表面傳播，當電磁超聲表面波傳播一周回到超聲換能器處時，超聲換能器即檢測得到一個回波信號，超聲表面波在車輪圓周方向繞行數周，連續得到一系列等時間間隔的回波信號，直到能量衰減到無法探測。由主機以時間為參考進行處理，可以描繪出超聲換能器檢測到的超聲表面波信號波形曲線。

如果表面及近表面存在如裂紋，剝離等缺陷，超聲表面波在缺陷端面會發生反射和透射，一部分能量被反射并沿著入射路徑返回，到達超聲換能器位置，形成缺陷反射回波，另一部分能量透過缺陷端面，繼續沿圓周方向傳播一周后，到達超聲換能器位置處，形成正常的回波。超聲波將沿著圓周表面繞行數周，直到能量衰減到無法探測。正常的回波及缺陷反射回波經邏輯控制單元控制的可編程放大單元放大后，可按照時間軸描繪出超聲波信號，就得到一組含有正常回波信號和缺陷反射回波信號的波形曲線。對該波形曲線由主機進行分析即可得出輪對踏面的缺陷位置及缺陷的大小值。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：