[发明专利]一种基于磁弹效应的F轨应力检测方法及装置

权利要求书

1.一种基于磁弹效应的F轨应力检测装置，其特征在于，包括至少一套F轨应力检测单元，所述F轨应力检测单元包括励磁传感器、感应传感器、传感器支架、电流模块和应力处理模块；

所述励磁传感器和感应传感器安装于预先设置的传感器支架的夹持端，传感器支架包括位于被测F轨上部的固定式传感器支架和位于被测F轨下部的切入式传感器支架，励磁传感器设于固定式传感器支架内，感应传感器设于切入式传感器支架内；

检测时，通过调整所述励磁传感器的竖向距离实现与被测F轨上表面间的间隙恒定，通过移动切入式传感器支架将所述感应传感器横向切入至被测F轨下部，并调整感应传感器的竖向距离实现与被测F轨下表面的间隙恒定，励磁传感器和感应传感器的中心相互对齐，且所述励磁传感器和感应传感器之间的夹角为预设值，同时所述励磁传感器和感应传感器与被测F轨的检测方向之间的夹角也为预设值；

所述电流模块，用于为所述励磁传感器提供励磁电流；

所述励磁传感器，用于接入励磁电流时，在被测F轨的上表面空间产生交变磁场；

所述感应传感器，用于当处于交变磁场中的被测F轨受到外力作用或被测F轨内部存在残余应力时，基于F轨的磁弹效应，所述被测F轨的磁化强度将发生变化，在感应传感器中产生感应电动势；

所述应力处理模块，用于对产生的所述感应电动势进行处理，并根据处理后的所述感应电动势的相位与感应传感器初始相位之间的相位差，确定被测F轨的实时应力。

2.根据权利要求1所述的基于磁弹效应的F轨应力检测装置，其特征在于，所述F轨应力检测装置包括两套F轨应力检测单元，分别为左侧F轨的应力检测单元和右侧F轨的应力检测单元，所述左侧F轨的应力检测单元的传感器支架和右侧的F轨应力检测单元的传感器支架通过C型或G型连杆连接，C型或G型连杆上设置有安装座，所述安装座固定于轨检小车或磁浮列车上。

3.根据权利要求2所述的基于磁弹效应的F轨应力检测装置，其特征在于，所述C型或G型连杆采用Q235A钢或铝型材材料，所述传感器支架采用铝型材材料。

4.根据权利要求3所述的基于磁弹效应的F轨应力检测装置，其特征在于，所述励磁传感器包括U形磁芯和励磁线圈，所述感应传感器包括U形磁芯和感应线圈；

励磁传感器的U形磁芯探头的轴向尺寸与被测F轨的纵向横截面的宽度相同。

5.根据权利要求4所述的基于磁弹效应的F轨应力检测装置，其特征在于，所述电流模块包括交流电源、稳压电源、励磁系统和谐振电路；

所述交流电源通过稳压电源降压后接入励磁系统，由所述励磁系统提供励磁电流可调的正弦励磁电源；

所述励磁系统通过谐振电路为励磁传感器提供一定励磁频率的励磁电流，所述一定励磁频率为预设值。

6.根据权利要求5所述的基于磁弹效应的F轨应力检测装置，其特征在于，所述应力处理模块包括滤波放大电路、DSP控制模块、ARM模块和上位机；

所述滤波放大电路，用于对产生的感应电动势进行滤波、放大处理；

所述DSP控制模块，用于对滤波、放大处理后感应电动势进行模数转换；

所述ARM模块，用于将模数转换后的所述感应电动势的相位与感应传感器的初始相位进行比较，输出相位差；

所述上位机，用于根据输出的相位差与被测F轨应力之间的比例关系，确定被测F轨的实时应力。

7.一种基于磁弹效应的F轨应力检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S100：将励磁传感器和检测传感器安装于预先调试好的固定式传感器支架和切入式传感器支架的夹持端，并保持励磁传感器和感应传感器分别位于被测F轨磁极面的上表面和下表面，且中心相互对齐，所述励磁传感器和感应传感器之间的夹角为预设值，所述励磁传感器和感应传感器与被测F轨的检测方向之间的夹角也为预设值，同时确保励磁传感器和感应传感器与被测F轨相对应的表面间的间隙恒定；

步骤S200：设置包括对应路段列车运行速度、平曲线竖曲线位置、环境温度等参数；

步骤S300：通过励磁传感器在被测F轨的上表面空间产生交变磁场；

步骤S400：当处于交变磁场中的被测F轨受到外力作用或被测F轨内部存在残余应力时，基于F轨的磁弹效应，所述被测F轨的磁化强度将发生变化，在感应传感器的感应线圈中产生感应电动势；

步骤S500：对产生的所述感应电动势进行处理，并根据处理后的所述感应电动势的相位与感应传感器初始相位之间的相位差，确定被测F轨的实时应力。