[发明专利]一种高铁车轮电磁层析成像探伤方法及装置

说明书

本发明提供了一种高铁车轮电磁层析成像探伤方法及装置，包括：信号发生装置和信号发射处理装置，信号发生装置包括U型电磁层析成像传感器支架和电磁线圈，电磁线圈均匀的安装于U型电磁层析成像传感器支架中，用于根据信号发射处理装置发射的信号，对高铁车轮进行感应电压信号的采集；信号发射处理装置通过激励信号发生模块来产生固定频率相位的交变正弦激励信号，功率放大模块对激励信号进行放大，通道切换模块对电磁线圈进行选通切换，信号调理模块对电磁线圈输出的感应电压信号进行放大和滤波，最后通过数据采集模块采集至数据处理显示模块进行处理。本发明可以实现高速、在线、有效、非接触的快速现场检测。

技术领域

本发明涉及高铁车轮的无损探伤领域，尤其涉及一种高铁车轮电磁层析成像探伤方法及装置。

背景技术

车轮作为高速列车最重要的零部件，负责把车辆承受的载荷传递到钢轨，在机车制动时，它又承受刹车制动盘的作用，因而高铁车轮工作在非常复杂的应力状态下。尤其是对于时速达到350公里/小时的列车，车轮承受着巨大的压力，因此其生产质量的优劣直接关系着高铁的运行安全和旅客的生命财产安全。

由于车轮表面裂纹扩散速度快，易使车轮产生疲劳裂纹等故障，甚至导致车轮崩毁，造成重大安全事故。因此车轮上的一点点裂纹都会对列车安全行驶产生巨大影响。对高铁车轮疲劳区域的无损探伤，及时发现车轮状态并采取相应措施，是目前亟待解决的关乎民生的重点研究课题。目前超声探伤、电磁涡流探伤、磁粉探伤、射线探伤等是现有技术中使用的无损检测技术。其中，超声探伤精度较高，探测深度深，可以检测出高铁车轮的大部分缺陷，但是其需要耦合剂，并且需要与车轮密切接触，这都使得其探伤速率降低，难以实现在高速场景下的应用。另外，超声探伤无法很好的对车轮表面及浅表面的缺陷进行有效的检测，存在着检测盲区。相比于超声检测技术，电磁涡流检测无需与车轮接触，可实现高速检测，对车轮踏面、轮辋的表面及浅表面缺陷敏感。因此电磁涡流检测技术和超声检测技术形成了互补。磁粉探伤借助于磁粉显示出铁磁性材料漏磁场的分布，可对高铁车轮表面及近表面的缺陷进行探测。但是磁粉检测需要调节磁化电流，检测完毕后需要退磁、清洗车轮，不仅效率低下，而且对工作人员的要求较高，劳动强度大。射线探伤成本昂贵，且具有辐射性，不适合复杂工业现场应用。

因此，为了实现对高铁车轮的快速无损探伤，本发明提出了一种基于电磁涡流原理的高铁车轮探伤装置。

发明内容

本发明提供了一种高铁车轮电磁层析成像探伤方法及装置，以实现对高铁车轮高速、在线、有效和非接触的快速现场检测。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明的一方面提供了一种高铁车轮电磁层析成像探伤装置，包括：信号发生装置和信号发射处理装置；

信号发生装置包括U型电磁层析成像传感器支架和电磁线圈，所述的电磁线圈均匀的安装于所述U型电磁层析成像传感器支架中，用于根据所述信号发射处理装置发射的信号，对高铁车轮进行感应电压信号采集。

信号发射处理装置包括通过电路连接的激励信号发生模块、功率放大模块、通道切换模块、信号调理模块、数据采集模块和数据处理显示模块；激励信号发生模块，用于产生固定频率相位的交变正弦激励信号；功率放大模块，用于对所述的激励信号进行放大；通道切换模块，用于对所述的电磁线圈进行选通切换；信号调理模块，用于对电磁线圈输出的感应电压信号进行放大和滤波；数据采集模块，用于采集所述信号调理模块处理后的感应电压信号，并将采集到的信号数据上传至数据处理显示模块进行处理；数据处理显示模块，用于对所述的感应电压信号进行处理，并以数据或图像的形式显示。

优选地，激励信号发生模块包括信号发生器。

优选地，功率放大模块包括电流反馈型功率放大器。

优选地，通道切换模块包括通道切换芯片。

优选地，信号调理模块包括可编程放大芯片和滤波芯片。