[发明专利]一种基于三向超声衍射的小型履带式钢轨探伤装置与方法

权利要求书

1.一种基于三向超声衍射的小型履带式钢轨探伤装置，其特征在于包括三向履带式行车系统、超声检测主控系统和若干个三向超声衍射检测子系统，其中，所有三向超声衍射检测子系统和超声检测主控系统安装于三向履带式行车系统上，由三向履带式行车系统驱动所述基于三向超声衍射的小型履带式钢轨探伤装置行进；所述三向履带式行车系统的履带上内嵌各个三向超声衍射检测子系统的三向探头；所有三向超声衍射检测子系统均与超声检测主控系统并行连接；而超声检测主控系统对并行工作的各个三向超声衍射检测子系统进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于三向超声衍射的小型履带式钢轨探伤装置，其特征在于所述三向履带式行车系统包括三组履带，其中位于钢轨上方的履带为主履带，左右两侧的履带为辅履带，由主履带负责驱动探伤小车行进；3组履带在沿钢轨走向的方向上均内嵌若干超声波探头，检测时分别紧贴于钢轨的正上方以及左右两侧；根据履带沿钢轨走向的长度将内嵌超声探头的履带划分为若干检测子区，其中每个子区中每一侧履带都搭载一个超声探头，划分的每个子区在正上方以及左右两侧三个方向上共搭载三个超声探头；在垂直于钢轨走向的某一剖面上，所述子区搭载的三个超声探头即是所述三向超声衍射检测子系统中的一组三向探头；所有紧贴钢轨的三向探头在检测时以不同频率并行工作，而每一个检测子区由一个相应的三向超声衍射检测子系统负责检测。

3.根据权利要求1所述的基于三向超声衍射的小型履带式钢轨探伤装置，其特征在于所述三向超声衍射检测子系统包括控制模块、压力传感器、耦合介质准备装置、超声波发射与接收切换通道、一组三向探头、波形采集模块、DSP模块、数据存储模块以及损伤分析模块，其中控制模块与压力传感器、耦合介质准备装置、超声波发射与接收切换通道以及一组三向探头分别相连；三向探头除与控制模块相连之外，仍与超声波发射与接收切换通道以及波形采集模块相连接；波形采集模块与DSP模块相连；数据存储模块与损伤分析模块互相连接，并且都与DSP模块连接；其中，控制模块负责接收压力传感器的响应信号并向与之相连的耦合介质准备装置、超声波发射与接收切换通道以及一组三向探头发送命令以控制它们工作；压力传感器安装于三向超声衍射检测子系统所负责检测子区的履带上，它负责持续监控该检测子区的履带压力是否突破预设的阈值；耦合介质准备装置负责在检测开始之前耦合介质的准备；超声波发射与接收切换通道用于切换该组三向探头中各子探头超声的发射与接收；一组三向探头负责在检测时发射与接收超声信号；波形采集模块负责采集检测到的波形信号；DSP模块负责将采集的信号进行去噪与隐藏信号提取处理；损伤分析模块负责对DSP模块处理后的信号进行分析以获取受检钢轨损伤信息；数据存储模块用于缓存DSP模块处理后的信号以及损伤分析结果。

4.根据权利要求1所述的基于三向超声衍射的小型履带式钢轨探伤装置，其特征在于所述超声检测主控系统包括计算机主控模块、里程显示仪表、告警模块以及显示模块，里程显示仪表、告警模块以及显示模块依次与计算机主控模块相连接，而所有三向超声衍射检测子系统与计算机主控模块并行连接；每一个三向超声衍射检测子系统采集的数据都并入计算机主控模块进行汇总并及处理；计算机主控模块负责监控所有三向超声衍射检测子系统的工作状态，如果某子系统处于激活状态且已经完成当前损伤分析和数据存档工作，则将它的所有数据存档信息发送回计算机主控模块，并控制该子系统进入休眠状态；里程显示仪表负责显示该装置探伤的总里程数和当次探伤的里程数；告警模块负责根据计算机主控模块发来的命令鸣响警报以提示当前某钢轨受检区域有损伤；显示模块负责显示当前探伤结果。