[发明专利]基于超声测量的钢铝复合接触轨磨耗测量装置和测量方法

权利要求书

1.基于超声测量的钢铝复合接触轨磨耗测量装置，所述钢铝复合接触轨包括铝座(1)和不锈钢带(2)，其特征在于：还包括测量装置本体和位于测量装置本体内的数据采集处理装置，所述测量装置本体包括底板(3)和至少两根吊臂(4)，其中两根吊臂(4)一端分别与底板(3)的左右两侧通过转轴(5)活动连接，另一端都连接有与铝座(1)滑动连接的滑轮(6)；所述吊臂(4)与底板(3)之间还连接有扭转弹簧(7)，通过扭转弹簧(7)的旋转力将测量装置本体悬挂在钢铝复合接触轨的下方；所述数据采集处理装置包括收发一体式超声探头(8)、超声发射采集接收器(10)、里程采集器(9)和嵌入式处理器(11)；所述超声探头(8)与超声发射采集接收器(10)信号连接，所述处理器(11)分别与所述超声发射采集接收器(10)和所述里程采集器(9)信号连接。

2.根据权利要求1所述的基于超声测量的钢铝复合接触轨磨耗测量装置，其特征在于：还包括水箱(12)、水泵和水管(13)；所述水泵用于将水箱(12)内的储水沿所述水管(13)泵送，所述水管(13)一端与水泵相连，另一端位于钢铝复合接触轨的不锈钢带(2)的下方，所述水管(13)位于超声探头(8)沿检测线路方向的前端。

3.根据权利要求2所述的基于超声测量的钢铝复合接触轨磨耗测量装置，其特征在于：所述数据采集处理装置还包括与处理器(11)相连的水泵控制器。

4.根据权利要求3所述的基于超声测量的钢铝复合接触轨磨耗测量装置，其特征在于：所述数据采集处理装置还包括将处理器(11)与外部终端通信相连的无线通信装置(14)；还包括控制箱(15)，所述数据采集处理装置除超声探头(8)外的部件都位于控制箱(15)内，所述控制箱(15)与底板(3)的底部相连，超声探头(8)位于底板(3)上表面，所述水箱(12)位于控制箱(15)底部。

5.利用权利要求4所述的基于超声测量的钢铝复合接触轨磨耗测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.将所述磨耗测量装置悬挂于钢铝复合接触轨下方并沿钢铝复合接触轨向前运动，里程采集器(9)实时记录检测点位置坐标并传输至处理器(11)；

b.处理器(11)向水泵控制器发出喷水信号，水泵将水箱(12)中的水泵送至水管(13)的出水口，向检测点喷水；

c.处理器(11)向超声发射采集接收器(10)发送超声发射触发信号，超声探头(8)发射超声信号并记录发射时间；超声探头(8)依次接收响应接触轨下表面反射的第一回波信号和响应接触轨上表面反射的第二回波信号并返回至超声发射采集接收器(10)，超声发射采集接收器(10)接收回波信号并记录第一回波返回时间和第二回波返回时间；

d.超声发射采集接收器(10)计算超声时差，将该超声时差传递至处理器(11)，处理器(11)根据超声时差计算磨耗；

e.处理器(11)将检测点的磨耗数据与位置坐标关联后，通过无线通信装置(14)将该信息发送至外部终端。

6.根据权利要求5所述的基于超声测量的钢铝复合接触轨磨耗测量装置的测量方法，其特征在于：所述步骤d中的超声时差具体指：发射时间和第二回波返回时间的第一超声时差，处理器(11)根据第一超声时差计算磨耗具体指：其中，T₁为第一超声时差，V₁为声波在水介质和钢铝介质传播的平均速度，S₁为测量装置使用状态钢铝复合接触轨下表面距离超声探头(8)的理论距离。

7.根据权利要求5所述的基于超声测量的钢铝复合接触轨磨耗测量装置的测量方法，其特征在于：所述步骤d中的超声时差具体指：第一回波返回时间和第二回波返回时间之间的第二超声时差，处理器(11)根据第二超声时差计算磨耗具体指：其中，T₂为第二超声时差，V₂为声波在钢铝介质传播的速度。

8.根据权利要求6或7所述的基于超声测量的钢铝复合接触轨磨耗测量装置的测量方法，其特征在于：所述步骤c中，第一回波信号和第二回波信号满足预设的振幅阈值。

9.根据权利要求8所述的基于超声测量的钢铝复合接触轨磨耗测量装置的测量方法，其特征在于：所述步骤c中，第二回波信号与第一回波信号满足预设的时间间隔区间；所述时间间隔区间的最小值对应超声波在理论磨损最大量后的钢铝复合接触轨中的两次回波时差，最大值对应超声波在初始使用阶段的钢铝复合接触轨中的两次回波时差。