[发明专利]一种电磁超声技术钢轨缺陷检测方法及其装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及超声检测技术，具体说就是一种电磁超声技术钢轨缺陷检测方法及其装置。

(二)背景技术

在钢轨检测方法上，国内外主要以压电超声检测为主。为了保证压电超声的换能效率，这些探伤仪必须携带大量声耦合剂，因而不可避免地引发诸多问题：如装置复杂度和重量增加、检测速度和距离受限、环境适应能力降低以及检测成本升高等。更为重要的是，压电超声传感器到钢轨之间的距离较远，声波在耦合剂中需传播较长的时间，使得接收产生滞后，当探伤速度增加时，回波将落后一段距离而不能被超声探头准确接收。为了尽量减少该距离，设计时一般尽量减小探轮直径，但也导致探伤速度增加时探轮表面线速度增加，令轮内耦合液自身出现扰动，出现无数杂反射波，令探伤无法进行。由此可见，耦合剂的存在限制了检测速度，使超声检测方式很难达到更高的检测速度。另外，耦合剂的使用使得检测装置机械结构变得复杂，需配备盛装耦合剂的容器，装置重量增加，检测距离也受到容器容积大小的限制。

电磁超声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer，简称EMAT)是一种非接触型超声发射、接收装置。该技术因无需声耦合剂等诸多优势而将超声无损检测扩展到了高温、高速、在线等诸多领域，可以适应更高速度的超声检测，而且结构简单。电磁超声换能器能够方便发出各种类型的超声波，设计灵活。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能快速、有效检测出钢轨缺陷的电磁超声技术钢轨缺陷检测方法及其装置。

本发明的目的是这样实现的：所述的一种电磁超声技术钢轨缺陷检测装置，它是由探头8、电路系统9、存储单元5和显示单元6组成的。探头8连接电路系统9，电路系统9分别连接存储单元5和显示单元6。

本发明一种电磁超声技术钢轨缺陷检测装置，还有以下技术特征：

所述的电路系统9包括收发转换开关7、功率放大电路1、信号调理电路2、数据采集电路3和微处理器4。收发转换开关7分别连接功率放大电路1和信号调理电路2，功率放大电路1连接微处理器4，信号调理电路2连接数据采集电路3，数据采集电路3连接微处理器4，微处理器4分别连接存储单元5和显示单元6。

本发明一种电磁超声技术钢轨缺陷检测方法，工作过程如下：

步骤一：将检测装置的探头8安置在钢轨踏面上；

步骤二：检测系统初始化；

步骤三：微处理器4发出控制信号给功率放大电路1，信号为脉冲串的形式，频率1MHz，持续时间8μs；

步骤四：功率放大电路1经收发转换开关7驱动探头8发出超声波，驱动电流100A；

步骤五：超声波在钢轨中传播，遇到缺陷会发生反射，通过探头8可以接收到反射回波；

步骤六：探头8接收的反射回波信号经收发转换开关7由信号调理电路2进行放大滤波，然后由数据采集电路3采集并存储在微处理器4的内存单元中；

步骤七：微处理器4对采集的数据进行快速数字信号处理，提取缺陷特征并对缺陷大小进行量化；

步骤八：微处理器4将处理结果在显示单元6上实时显示；

步骤九：微处理器4将处理前后的数据存储在存储单元5中；

步骤十：返回运行步骤三。

本发明通过电磁超声体波检测钢轨内部缺陷，检测无需使用声耦合剂，检测速度快、效率高、环境适应能力强。本发明所述的一种电磁超声技术钢轨缺陷检测装置，可以实现对在线和在役钢轨缺陷的检测。

本发明具有以下优点：

(1)使用电磁超声技术实现钢轨缺陷检测，检测无需使用声耦合剂，无需配备复杂的机械结构和盛装耦合剂的容器，检测装置结构简单化；

(2)本发明使用电磁超声技术，检测速度快、效率高。目前的压电超声钢轨缺陷检测使用探轮结构，可以有效提高检测速度，但是在高速在线检测上由于耦合剂扰动造成的影响不可避免，检测速度受到限制。而电磁超声无需声耦合剂，检测速度不受此限制。

(3)本发明使用了三种探头相互配合，可以实现钢轨缺陷的全面检测。超声垂直入射体波检测钢轨轨腰和轨底缺陷，使用超声斜入射体波向钢轨长度方向斜入射可以检测钢轨螺孔损伤，使用超声斜入射体波向钢轨长度方向斜入射可以检测轨头缺陷。

(4)本发明由于无需声耦合剂，可以适应很宽的温度范围，环境适应能力强。

(四)附图说明

图1本发明总体结构框图；

图2本发明钢轨超声检测结构图；