[實用新型]一種用于鐵軌底部缺陷檢測的磁致伸縮扭轉導波傳感器

有效

• 申請號: 201320822582.2
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN203688506U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張鵬飛;駱蘇軍;唐志峰;呂福在
• 申請（專利權）人: 杭州浙大精益機電技術工程有限公司
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24;G01N29/34;G01N29/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本實用新型涉及一種導波傳感器，尤其涉及一種用于鐵軌底部缺陷檢測的磁致伸縮扭轉導波傳感器。

背景技術

隨著鐵路線運力的增加和列車速度的提高，有效的鐵軌缺陷檢測方法變得愈加重要，重載列車線路的缺陷主要集中在鐵軌的底部，并且以橫向裂紋為主。在重載的工況下缺陷的生長速度很快，如果不能在早期發現，將產生嚴重的后果。我國目前的軌道檢測以超聲探傷小車和人工巡查為主，由于超聲檢測的原理決定了必須對鐵軌逐點掃查，對于一些軌道離道砟很近的線路，這種方法很難適用。利用導波傳播距離遠和對微小缺陷敏感的特點可以實現對鐵軌底部缺陷的快速檢測。由于鐵路線運輸的特殊工況，對傳感器也提出了一些要求：傳感器的各部件要盡快能集中、方便安裝與拆卸、輕便且安裝牢固。

我國目前在鐵軌導波無損檢測領域的研究人員還很少。專利號為201110021864.8的實用新型專利提出了一種鐵軌底部的缺陷檢測方法，使用的是四個壓電式傳感器陣列，產生彎曲模態的導波檢測。壓電式傳感器需要粘貼在被測物表面，檢測前期的安裝時間較長且需要列車停運配合，在24小時繁忙的鐵路線上很難使用這種方法布置大量的傳感器；彎曲模態導波的換能效率不高，不能有效地實現鐵軌的長距離檢測。專利號為201110403882.2的實用新型專利提出了一種使用縱波的檢測裝置，檢測時裝置需要安放在鐵軌的軌頭部位。經過實驗研究，這種方式對鐵軌底部的缺陷檢測效果較差，而實際使用的中鐵軌缺陷主要集中在底部；這種安裝在軌頭的傳感器無法在列車正常運行的工況中使用，只能作為日常的巡檢輔助設備，更無法構成大規模的監測網絡。上述技術使用磁致伸縮導波檢測時，尚未有一種集成度較高、安裝和使用方便、專門針對鐵軌底部缺陷檢測的傳感器。

發明內容

本實用新型的目的是克服背景技術領域的不足，提供一種用于鐵軌底部缺陷檢測的磁致伸縮扭轉導波傳感器，專門針對鐵軌底部缺陷檢測、安裝便捷牢固、高度集成。

本實用新型是通過如下技術方案實現的：

本實用新型包括底部托板、結構相同的左側夾板和右側夾板，左側夾板、右側夾板分別鉸接在底部托板的兩側，底部托板安裝在鐵軌軌底的下表面，左側夾板、右側夾板分別安裝在鐵軌軌腰的兩側，左側夾板、右側夾板貼合在鐵軌軌腰和軌底的上表面；左側夾板、右側夾板和底部托板均包括第一支撐殼體和第二支撐殼體，第一支撐殼體和第二支撐殼體之間裝有沿鐵軌方向間隔均布的四個梳狀陣列；每個梳狀陣列包括磁致伸縮材料層、激勵線圈層和永磁體層，激勵線圈層包裹在磁致伸縮材料層外圍后覆蓋有永磁體層，第二支撐殼體作為彈性波傳遞層位于梳狀陣列和鐵軌軌腰之間，左側夾板中的四個激勵線圈層和底部托板中各自對應的激勵線圈層之間通過軟質排線連接，右側夾板中的四個激勵線圈層和底部托板中各自對應的激勵線圈層之間通過軟質排線連接。

所述的永磁體層由沿鐵軌軌腰和軌底的曲線間隔均布的瓦狀永磁體排列而成。

所述的底部托板上設有電纜連接口，底部托板中的四個激勵線圈層中的導線引出連接到電纜連接口上。

所述的左側夾板、右側夾板分別彈性地鉸接在底部托板的兩側。

所述的兩個相鄰的梳狀陣列之間的間距為傳感器所激勵的導波波長的1/4。

所述的第二支撐殼體的外形輪廓與軌腰和軌底上的表面曲線相同，第二支撐殼體材料為氧化鋁。

所述的磁致伸縮材料層的材料為FeCo合金、FeGa合金、Terfenol-D材料或Ni。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型基于磁致伸縮效應，通過對扭轉導波的產生和在鐵軌中聚焦、傳播機理的實驗研究，形成了一種專門針對鐵軌底部缺陷檢測的導波聲場激發和控制的理論與方法。若本實用新型能有效地實施，可以方便地在鐵軌軌底激發出單一模態的扭轉導波，用于鐵軌底面缺陷的檢測；若在一定范圍內的鐵路網都安裝本實用新型所述傳感器，可構成監測網絡，實時在線監測鐵軌軌底的缺陷，預防事故的發生，創造更大的經濟效益。

附圖說明

圖1是本實用新型的安裝示意圖。

圖2是本實用新型的左側夾板的詳細分解圖。

圖3是本實用新型的底部托板的詳細分解圖。

圖4是本實用新型的磁場布置示意圖。

圖5是本實用新型的梳狀陣列示意圖。