[发明专利]基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统及方法

说明书

本发明属于火车车轮探伤技术领域，具体涉及到一种基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统及方法。本发明的在线检测系统主要包括电磁超声传感器、激励模块、采集模块、传输模块和上位机，本发明通过电磁超声传感器的小型化设计，结合外偏置钢轨技术实现了对机车车轮踏面区域表面及近表面缺陷的直接检测。

技术领域

本发明属于火车车轮探伤技术领域，具体涉及到一种基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统及方法。

背景技术

目前采用表面波进行车轮检测的方法主要有两种：钢轨内置表面波探头车轮探伤法和车载表面波探头车轮探伤法。

第一种方法利用传统的压电晶体超声探头产生表面波，在钢轨中嵌入探头，探头突出钢轨，当车辆运行时，踏面压住探头使得探头按顺序得到触发。这种探伤方法的设备安装维护简单，但是其需要耦合剂且需要损坏钢轨安装，长期在线检测存在耦合失效的问题，容易造成漏检，因此随着新技术的发展，基于压电超声的车轮在线检测设备将逐步被取代。

第二种方法是利用电磁超声产生表面波，电磁超声不需要耦合剂，因此具有较大的应用潜力。针对机车车轮表面及近表面缺陷的电磁超声在线检测技术，国内外许多技术人员已经做了大量的工作。目前国内的电磁超声车轮表面波在线检测设备都是进口，不但价格昂贵，同时检测效果也不理想。目前我国机车轮对的轮辋宽一般为140mm，踏面中心为70mm处，缺陷出现的主要区域是距离轮缘50-100mm的范围内，因此传感器设计时检测区域覆盖这些区域。而目前进口设备的检测传感器装置其传感器安装在钢轨的外侧，由于车轮踏面与钢轨接触，所以没有空间安装传感器，因此目前的电磁超声检测系统所检测的都是车轮的外侧，传感器的检测区域大部分为无效区域，可检测的区域也已经偏离了车轮易产生裂纹的区域。因此，目前基于电磁超声的检测设备无法检测到踏面中心易产生表面及近表面缺陷的区域，对于车轮探伤的实际意义不大。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，提供一种基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统，包括电磁超声检测装置，所述电磁超声检测装置包括电磁超声传感器、采集模块、激励模块、传输模块和上位机，电磁超声传感器分别连接采集模块和激励模块，采集模块连接传输模块，传输模块连接上位机， 其特征在于：所述采集模块、激励模块、传输模块和上位机均被封装在一机箱内；电磁超声传感器安装有接近开关；还包括检测区两侧的外偏置钢轨，外偏置钢轨是指一段正常钢轨的中间段平行向外偏置一定距离，外偏置钢轨下方预留走线管，机箱放置于外偏置钢轨外侧，机箱上设有预留口，电磁超声传感器的引出线通过走线管插在机箱的预留口上，接近开关的引出线通过走线管和预留口与激励模块线路连接；所述电磁超声传感器安装在外偏置钢轨内侧，电磁超声传感器的中心位置位于车轮通过时踏面中心的正下方，在每一侧的外偏置钢轨内侧均安装两个电磁超声传感器，同一侧的两个电磁超声传感器间距为车轮的半周长。

进一步的，所述外偏置钢轨内侧设有护轨。

优选的，所述电磁超声传感器的永磁铁采用钕铁硼强磁铁。

优选的，所述电磁超声传感器的激励线圈和接收线圈均为PCB双层线圈，激励线圈和接收线圈都有8个周期，激励线圈和接收线圈的线间距均为激励波半波长。

优选的，所述激励线圈的线宽为0.2mm，每层为2匝；接收线圈的线宽为0.1mm，每层为4-6匝。

优选的，所述电磁超声传感器宽度尺寸在30-35mm之间。

基于上述无传感器伺服压力机全闭环控制系统，一种基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测方法，包括以下步骤：