[实用新型]一种铁轨轨腰表面裂纹微形变检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于无损检测领域，具体涉及一种铁轨轨腰表面裂纹微形变检测装置。

背景技术

我国根据钢轨的伤损种类、伤损位置及伤损原因进行分类，共分为9类32种伤损，并用两位数编号，十位数表示伤损部位和状态，个位数表示造成伤损的原因。火车钢轨怕生锈，日晒雨淋、火车废物排泄是造成钢轨生锈的主要原因，即便铁路工务工人每天保持日常养护、涂油(有机车涂油和人工涂油)，但锈蚀对钢轨的损害依然很大。锈蚀会慢慢地侵蚀轨面，把轨面侵蚀成高低不平状，有些地方就会开始掉块，掉块到一定程度，轨面将变得凹凸不平，有的边缘会被压塌，这样车轮开过的时候火车就会颠簸。

已经应用的铁轨损伤检测方法有电磁探伤、电容、激光红外等方法，随着光学测量技术的结构无伤性和测量精密性的优势的突显，光学测量技术已经广泛应用于生产工业的各个领域。目前天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室对基于低相干方法的谱域以及扫频域都进行了研究，主要成就为对光可穿透物体的层析成像领域研究。

实用新型内容

针对如何对长距离轨道裂纹缺陷进行高速检测问题，本实用新型提出一种基于高速时域低相干的铁轨轨腰表面裂纹微形变检测装置，通过对普通时域迈克尔逊干涉测量法进行改进，消除了原本的光源光功率振动误差和参考臂光程误差的影响，可以缩小损伤定位的范围，方便进行更高精度以及更加准确的损伤位置查找。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种铁轨轨腰表面裂纹微形变检测装置，包括宽带光源、第一耦合器、参考臂、第一样品臂、第二样品臂、第一信号采集电路和第二信号采集电路；

所述参考臂包括压电陶瓷；所述宽带光源的光经过第一耦合器后分成参考光和信号光，所述参考光经过第一环形器后到达压电陶瓷，经过压电陶瓷表面反射后返回第一环形器出射，出射光由第二耦合器分成两路出射参考光，两路出射参考光分别进入到第一信号采集电路和第二信号采集电路；所述信号光经过第三耦合器后分成两路信号光，两路信号光分别经过对应的第一样品臂、第二样品臂后到达铁轨轨腰表面，经过铁轨轨腰表面反射后返回到对应的第一样品臂、第二样品臂出射，两路出射信号光分别进入到第一信号采集电路和第二信号采集电路。

进一步地，所述第一信号采集电路和第二信号采集电路均包括顺次相连的第四耦合器、光电探测器、数据采集卡，第四耦合器用于接收参考光和出射信号光。

进一步地，所述光电探测器为平衡放大光电探测器。

进一步地，所述第一样品臂和第二样品臂均包括：顺次相连的第二环形器和光纤；所述第一样品臂中的第二环形器分别与第三耦合器和第一信号采集电路中的第四耦合器相连；所述第二样品臂中的第二环形器分别与第三耦合器和第二信号采集电路中的第四耦合器相连。

进一步地，所述数据采集卡采用的是型号为USB6211的数据采集卡。

一种铁轨轨腰表面裂纹微形变检测方法，包括以下步骤：

(1)将宽带光源的光经过第一耦合器分成参考光和信号光；

(2)参考光经过第一环形器后到达压电陶瓷，经过压电陶瓷表面反射后返回第一环形器出射，出射光由第二耦合器分成两路出射参考光，两路出射参考光分别进入到第一信号采集电路和第二信号采集电路；

(3)信号光经过第三耦合器后分成两路信号光，两路信号光分别经过对应的第一样品臂、第二样品臂后到达铁轨轨腰表面，经过铁轨轨腰表面反射后返回到对应的第一样品臂、第二样品臂出射，两路出射信号光分别进入到第一信号采集电路和第二信号采集电路；

(4)两路出射参考光分别与对应的出射信号光发生干涉，由光电探测器分别进行光电转换后传送到数据采集卡进行数据采集，最后传到计算机进行数据处理。

进一步地，所述第一信号采集电路和第二信号采集电路均包括顺次相连的第四耦合器、光电探测器、数据采集卡，第四耦合器用于接收两路出射参考光和两路出射信号光。

进一步地，所述第一样品臂和第二样品臂均包括：顺次相连的第二环形器和光纤；所述第一样品臂中的第二环形器分别与第三耦合器和第一信号采集电路中的第四耦合器相连；所述第二样品臂中的第二环形器分别与第三耦合器和第二信号采集电路中的第四耦合器相连。

进一步地，所述第一耦合器、第二耦合器和第三耦合器均为1x2耦合器；所述第四耦合器为2x2耦合器。

进一步地，所述步骤(4)具体包括以下步骤：

4.1两路出射参考光分别与对应的出射信号光发生干涉，形成两路干涉信号；