专利名称：一种用于铁道车辆轮轴镶入部的超声探伤装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无损检测装置，特别是涉及一种用于铁道车辆轮轴镶入部的 超声探伤装置。
背景技术：
无损检测(nondestructive test,NDT)是对材料或工件实施一种不损害或不影响 其未来使用性能或用途的检测手段。运用无损检测技术，能发现材料或工件内部和表面所 存在的缺陷，能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等。无损检测技术现已 被广泛地应用于各个领域中，比如制造业、航天航空、石油化工和铁路运输等领域中。在现有的无损检测方式中，超声波检测就是无损检测中的一种，超声检测(UT)是 利用超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产 生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化。在超声 波进入物体遇到缺陷时，一部分声波会产生反射，发射和接收器通过对反射波进行分析，就 能够发现隐藏在被检测材料内部的缺陷。随着我国国民经济的快速发展，作为国民经济命脉之一的铁路运输也经历了数次 的大提速，而每一次的提速都对机车车辆的行车安全提出了更高的要求。铁道车辆轮轴是 机车车辆的一个重要部件，车辆轮轴经过一段时间的使用后，由于应力集中或疲劳的缘故， 轮轴会产生肉眼难以看到的细小裂纹等缺陷，如不能及时发现，就会产生大裂纹而造成轮 轴的损坏，并进而影响列车的行车安全，因而及时地对车辆轮轴进行缺陷检测是确保铁路 行车安全的重要保障之一。我国铁道车辆轮轴超声波探伤已有三十多年历史。通过多年来的研究以及现场经 验积累，铁路系统逐步形成了完整的超声波探伤方法和探伤工艺规程，为保障车辆安全运 行做出了重要贡献。当前铁路系统已经开始采用自动探伤系统检测轮轴。如图1所示，对于轮轴镶入 部10'，通常采用双通道超声检测，即，配置扫查角度不同的两种探头即探头1Γ和探头 12'，以分别对应于检测轮轴镶入部10'的内侧和外侧。但是，由于轮轴镶入部10'具有 一定的长度，对于探头11'和探头12'来说，其检测区域有一定的宽度，如果探头1Γ和 探头12'不移动的话，就无法实现对检测区域的完整检测，因此，为了保证不漏检，在机械 结构上引入了龙门吊的形式，在轮轴旋转的同时，还要让探头1Γ和探头12'水平移动， 以保证探头11'和探头12'的扫查能够覆盖整个检测区域。这种超声探伤装置的机械结 构的体积都比较大，除了运输调试不方便外，也不易于设备的后期维护。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种用于铁道车辆轮轴镶入部 的超声探伤装置，是采用多个探头组成阵列，在阵列排布上能够覆盖轮轴镶入部的整个检 测区域，免却了探头的水平移动，使这种超声探伤装置的机械结构的体积大大缩小，既方便了运输调试，也有利于设备的后期维护。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种用于铁道车辆轮轴镶入部 的超声探伤装置，包括一阵列探头传感单元，内含有按一定方式排列的多个探头，每个探头均可向被测 物体发出超声波信号并接收来自于被测物体的回波信号；一信号激励单元，产生激励阵列探头传感单元的电信号；一信号处理单元，对接收的信号进行放大、滤波的预处理，并输出处理后的信号；一计算机处理系统，用以控制信号激励单元激励信号的产生，并对信号处理单元 的输出信号进行分析和处理，同时输出对应的显示信号；一人机交互单元，包含有输入单元和输出单元；该输入单元用以实现操作人员对 装置的控制；该输出单元用以显示相应的检测状态及控制信息；人机交互单元的输入单元的输出接至计算机处理系统，输入单元接收操作人员输 入的参数设置信号并将该参数设置信号输给计算机处理系统进行处理；计算机处理系统的 输出接至信号激励单元的输入，计算机处理系统向信号激励单元输出控制信号使信号激励 单元产生激励信号；信号激励单元的输出接至阵列探头传感单元的输入，信号激励单元向 阵列探头传感单元的指定探头输出激励信号使阵列探头传感单元的指定探头向被测物体 发送超声波信号；阵列探头传感单元的输出接至信号处理单元的输入，阵列探头传感单元 将对应探头所接收的回波信号输给信号处理单元处理；信号处理单元的输出接至计算机处 理系统的输入，信号处理单元对输入的信号进行放大、滤波的预处理并将处理后的信号输 给计算机处理系统进行处理；计算机处理系统的输出接至人机交互单元的输出单元，计算 机处理系统对输入信号进行分析和处理，并向输出单元输出对应的显示或驱动信号，输出 单元产生对应的处理动作。所述的阵列探头传感单元由第一探头组合和第二探头组合构成，该第一探头组合 由多个按一定方式排列的多个第一探头组成，该第一探头具有第一扫查角度；该第二探头 组合由多个分别对应于第一探头的且按同样方式排列的第二探头组成，该第二探头具有第 二扫查角度。本实用新型的一种用于铁道车辆轮轴镶入部的超声探伤装置，人机交互单元的输 入单元是用来实现操作人员对装置的控制，该输入单元可以是键盘、鼠标或触摸屏或其他 的输入装置等；人机交互单元的输出单元是用来显示相应的检测状态及控制信息，该输出 单元可以是显示器用来显示对应的图像或界面，也可以是声/光报警器用来产生对应的声 /光报警动作，或还可以是打印机用来打印出检测结果等；阵列探头传感单元内的多个探 头的排列方式可以多种方式，比如沿着车辆轮轴的轴向呈交错排列，无论各种排列方式其 目的就是使阵列探头传感单元内的各探头所发出的声波可以覆盖整个待检测区域。本实用新型的一种用于铁道车辆轮轴镶入部的超声探伤装置，是以电代机、以软 代硬，即以电子电路替代复杂的机械装置、以先进的软件系统替代硬件。该设备探伤系统采 用了大规模FPGA技术，可以连接40个探头同时工作，结合“峰值保持”功能可跟踪40个不 同目标。对于轮轴镶入部的检测，可以采用28个通道，即具有第一扫查角度的7晶片组合 探头和具有第二扫查角度的7晶片组合探头各两组进行检测，由于通道数的增加，探头无 需水平移动就可以覆盖轮轴镶入部的整个检测区域，大大简化了机械传动装置，实现以电子电路替代机械移动，只需要将轮轴顶起旋转，无须移动探头，即可完成整个轮轴镶入部的 检测。本实用新型的有益效果是，由于采用了多个探头以一定方式排列而形成的阵列探 头传感单元来对铁道车辆轮轴镶入部进行超声探伤检测，免却了原有结构的探头需要水平 移动的弊端，降低了其机械复杂度，缩减了整个装置的体积，既方便了运输调试，也有利于 设备的后期维护。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种用 于铁道车辆轮轴镶入部的超声探伤装置不局限于实施例。
图1是现有技术的超声探伤装置用于铁道车辆轮轴镶入部进行超声检测的示意 图；图2是本实用新型的原理框图；图3是本实用新型用于铁道车辆轮轴镶入部进行超声检测的示意图。
具体实施方式
实施例，参见图2、图3所示，本实用新型的一种用于铁道车辆轮轴镶入部的超声 探伤装置，包括一阵列探头传感单元1，内含有按一定方式排列的多个探头，每个探头均可向被测 物体发出超声波信号并接收来自于被测物体的回波信号；一信号激励单元2，产生激励阵列探头传感单元的电信号；一信号处理单元3，对接收的信号进行放大、滤波的预处理，并输出处理后的信 号；—计算机处理系统4，用以控制信号激励单元激励信号的产生，并对信号处理单元 的输出信号进行分析和处理，同时输出对应的显示信号；一人机交互单元5，包含有输入单元51和输出单元52 ；该输入单元51用以实现操 作人员对装置的控制；该输出单元52用以显示相应的检测状态及控制信息；人机交互单元的输入单元51的输出接至计算机处理系统5，输入单元51接收操作 人员输入的参数设置信号并将该参数设置信号输给计算机处理系统4进行处理；计算机处 理系统4的输出接至信号激励单元2的输入，计算机处理系统4向信号激励单元2输出控 制信号使信号激励单元2产生激励信号；信号激励单元2的输出接至阵列探头传感单元1 的输入，信号激励单元2向阵列探头传感单元1的指定探头输出激励信号使阵列探头传感 单元1的指定探头向被测物体发送超声波信号；阵列探头传感单元1的输出接至信号处理 单元3的输入，阵列探头传感单元1将对应探头所接收的回波信号输给信号处理单元处理 3 ；信号处理单元3的输出接至计算机处理系统4的输入，信号处理单元3对输入的信号进 行放大、滤波的预处理并将处理后的信号输给计算机处理系统4进行处理；计算机处理系 统4的输出接至人机交互单元的输出单元52，计算机处理系统4对输入信号进行分析和处 理，并向输出单元52输出对应的显示或驱动信号，输出单元52产生对应的处理动作。其中，阵列探头传感单 1由第一探头组合11和第二探头组合12构成，该第一探头组合11由多个按一定方式排列的多个第一探头组成，该第一探头具有第一扫查角度；该 第二探头组合12由多个分别对应于第一探头的且按同样方式排列的第二探头组成，该第 二探头12具有第二扫查角度。本实用新型的一种用于铁道车辆轮轴镶入部的超声探伤装置，人机交互单元5的 输入单元51是用来实现操作人员对装置的控制，该输入单元51可以是键盘、鼠标或触摸屏 或其他的输入装置等；人机交互单元5的输出单元52是用来显示相应的检测状态及控制信 息，该输出单元52可以是显示器用来显示对应的图像或界面，也可以是声/光报警器用来 产生对应的声/光报警动作，或还可以是打印机用来打印出检测结果等；阵列探头传感单 元1内的多个探头的排列方式可以多种方式，比如沿着车辆轮轴的轴向呈交错排列，无论 各种排列方式其目的就是使阵列探头传感单元1内的各探头所发出的声波可以覆盖整个 待检测区域。本实用新型的一种用于铁道车辆轮轴镶入部的超声探伤装置，是以电代机、以软 代硬，即以电子电路替代复杂的机械装置、以先进的软件系统替代硬件。该设备探伤系统采 用了大规模FPGA技术，可以连接40个探头同时工作，结合“峰值保持”功能可跟踪40个不 同目标。对于轮轴镶入部的检测，可以采用28个通道，即具有第一扫查角度的7晶片组合 探头11和具有第二扫查角度的7晶片组合探头12各两组进行检测，由于通道数的增加，探 头无需水平移动就可以覆盖轮轴镶入部的整个检测区域，大大简化了机械传动装置，实现 以电子电路替代机械移动，只需要将轮轴顶起旋转，无须移动探头，即可完成整个轮轴镶入 部的检测。使用时，如图3所示，将一组第一探头组合11即型号为Kl的7晶片组合探头和一 组第二探头组合12即型号为Kl. 3的7晶片组合探头装在轮轴镶入部10的一侧，将另一组 第一探头组合11即型号为Kl的7晶片组合探头和一组第二探头组合12即型号为Kl. 3的 7晶片组合探头装在轮轴镶入部10的另一侧，检测时，将轮轴顶起旋转，然后，利用计算机 处理系统4向信号激励单元2输出控制信号，使信号激励单元2产生激励信号，信号激励单 元2向阵列探头传感单元1内的各探头交替输出激励信号，使阵列探头传感单元1内的各 探头按照一定的顺序向轮轴镶入部10发射超声波信号，由轮轴镶入部10返回的信号则由 阵列探头传感单元1输给信号处理单元3，信号处理单元3对输入的信号进行放大、滤波的 预处理并将处理后的信号输给计算机处理系统4进行处理；计算机处理系统4进行处理后， 输出给人机交互单元的输出单元52，由输出单元52来显示相应的检测状态及控制信息，该 输出单元52可以是显示器用来显示对应的图像或界面，也可以是声/光报警器用来产生对 应的声/光报警动作，或还可以是打印机用来打印出检测结果等。由于采用了按一定方式 排列的多个探头所组成的阵列探头传感单元来对铁道车辆轮轴镶入部进行超声探伤检测， 该阵列探头传感单元内的各探头能够覆盖整个待检测区域，因此，免却了原有结构的探头 需要水平移动的弊端，使这种超声探伤装置的机械结构的体积大大缩小，既方便了运输调 试，也有利于设备的后期维护。上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种用于铁道车辆轮轴镶入部的超 声探伤装置，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实 施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求一种用于铁道车辆轮轴镶入部的超声探伤装置，其特征在于包括一阵列探头传感单元，内含有按一定方式排列的多个探头，每个探头均可向被测物体发出超声波信号并接收来自于被测物体的回波信号；一信号激励单元，产生激励阵列探头传感单元的电信号；一信号处理单元，对接收的信号进行放大、滤波的预处理，并输出处理后的信号；一计算机处理系统，用以控制信号激励单元激励信号的产生，并对信号处理单元的输出信号进行分析和处理，同时输出对应的显示信号；一人机交互单元，包含有输入单元和输出单元；该输入单元用以实现操作人员对装置的控制；该输出单元用以显示相应的检测状态及控制信息；人机交互单元的输入单元的输出接至计算机处理系统，输入单元接收操作人员输入的参数设置信号并将该参数设置信号输给计算机处理系统进行处理；计算机处理系统的输出接至信号激励单元的输入，计算机处理系统向信号激励单元输出控制信号使信号激励单元产生激励信号；信号激励单元的输出接至阵列探头传感单元的输入，信号激励单元向阵列探头传感单元的指定探头输出激励信号使阵列探头传感单元的指定探头向被测物体发送超声波信号；阵列探头传感单元的输出接至信号处理单元的输入，阵列探头传感单元将对应探头所接收的回波信号输给信号处理单元处理；信号处理单元的输出接至计算机处理系统的输入，信号处理单元对输入的信号进行放大、滤波的预处理并将处理后的信号输给计算机处理系统进行处理；计算机处理系统的输出接至人机交互单元的输出单元，计算机处理系统对输入信号进行分析和处理，并向输出单元输出对应的显示或驱动信号，输出单元产生对应的处理动作。
2.根据权利要求1所述的超声探伤装置，其特征在于所述的阵列探头传感单元由第 一探头组合和第二探头组合构成，该第一探头组合由多个按一定方式排列的多个第一探头 组成，该第一探头具有第一扫查角度；该第二探头组合由多个分别对应于第一探头的且按 同样方式排列的第二探头组成，该第二探头具有第二扫查角度。
专利摘要本实用新型公开了一种用于铁道车辆轮轴镶入部的超声探伤装置，包括阵列探头传感单元、信号激励单元、信号处理单元、计算机处理系统和人机交互单元；人机交互单元的输入单元的输出接计算机处理系统；计算机处理系统的输出接信号激励单元；信号激励单元的输出接阵列探头传感单元；阵列探头传感单元的输出接信号处理单元；信号处理单元的输出接计算机处理系统；计算机处理系统的输出接人机交互单元的输出单元。该装置是采用由多个探头以一定方式排列而形成的阵列探头传感单元来对铁道车辆轮轴镶入部进行超声探伤检测，免却了原有结构的探头需要水平移动的弊端，降低了其机械复杂度，缩减了整个装置的体积，既方便了运输调试，也有利于设备的后期维护。
文档编号G01N29/04GK201653986SQ20102013234
公开日2010年11月24日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者林俊明 申请人:爱德森(厦门)电子有限公司