一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备以及系统的制作方法

本实用新型关于检测技术领域，特别是关于在役钢轨的探伤检测技术，具体的讲是一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备以及系统。

背景技术：

在役钢轨探伤是确保铁路安全运行的重要措施。目前，我国普遍采用运行速度为80km/h的高速钢轨探伤车对钢轨进行探伤检查。该探伤车搭载的超声波检测设备只能检测钢轨内部伤损，在钢轨表面存在检测盲区。

利用漏磁检测技术对铁磁性材料表面及亚表面状况敏感这一特性，在钢轨探伤车上搭载漏磁检测系统可以弥补超声波检测设备表面伤损检出能力的不足。漏磁检测技术是通过对钢轨进行磁化，然后采用磁敏传感器测定因缺陷存在而形成漏磁场变化的一种无损检测新技术。图1为钢轨侧视图，图2为无损伤的钢轨平视图，图3为有损伤的钢轨平视图。其中，1为磁轭，2为磁力线，3为电源，4为磁敏传感器，5为线圈，6为漏磁场，7为伤损。如图1至图3所示，如果被磁化的钢轨材质连续且均匀，钢轨中的磁力线几乎都被束缚在钢轨内部，所以钢轨表面将不会有磁力线穿出，也不会有磁力线从钢轨表面进入工件内部，如此钢轨表面就不能形成漏磁场。然而，如果有能切割磁力线的伤损存在于钢轨的表层时，将因为伤损的磁导率较小，磁阻较大而改变磁力线的通过途径。部分磁力线将选择从缺陷处溢出钢轨，越过缺陷上方再进入钢轨内部，这种磁力线的泄漏将导致漏磁场的形成。

钢轨轨头顶面伤损检测现主要依靠人工手持式设备检测或高速视觉检测技术检测。其中人工手持式检测设备检测效率低，满足不了高速发展的现代铁路需求。高速视觉检测技术无法检测钢轨轨头亚表面伤损，且检测精度低。

因此，如何研究和开发出一种新的方案以解决上述方案存在的技术缺陷是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备以及系统，由激励电源供电，单侧钢轨的检测探头包含第一探头和第二探头，每个探头由磁化器和阵列传感器组成，其中磁化器对钢轨进行磁化或消磁，阵列传感器拾取漏磁信号，闸门电路监测电磁信号是否超过阈值，当漏磁电信号幅值超过预设的阈值时，触发数据采集卡采集漏磁电信号，如此完成了对钢轨顶面伤损的漏磁信号的检测，且增加了检测精度，满足了高速发展的现代铁路需求。

本实用新型的目的之一是，提供一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备，所述车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备包括激励电源、第一探头、第二探头、闸门电路以及数据采集卡，其中，所述的激励电源，与所述的第一探头、第二探头相连接，向所述的第一探头、第二探头供电；所述的第一探头，设置于被检测的钢轨的顶面，包括第一磁化器以及第一阵列传感器；所述的第二探头，设置于被检测的钢轨的顶面，包括第二磁化器以及第二阵列传感器；当上行检测时，所述的第一磁化器磁化被检测的钢轨，所述的第一阵列传感器拾取所述钢轨的漏磁信号，所述的第二磁化器对磁化后的钢轨进行消磁处理；当下行检测时，所述的第二磁化器磁化被检测的钢轨，所述的第二阵列传感器拾取所述钢轨的漏磁信号，所述的第一磁化器对磁化后的钢轨进行消磁处理；所述的闸门电路，分别与所述的第一探头、第二探头相连接，比较所述的漏磁信号与预先设定的阈值，输出触发信号；所述的数据采集卡，与所述的闸门电路相连接，当接收到所述的触发信号时，采集所述的漏磁信号。

在本实用新型的优选实施方式中，当上行检测时，所述的激励电源向所述的第一磁化器提供直流电，向所述的第二磁化器提供交流电。

在本实用新型的优选实施方式中，当下行检测时，所述的激励电源向所述的第二磁化器提供直流电，向所述的第一磁化器提供交流电。

在本实用新型的优选实施方式中，所述的交流电的幅值大于所述直流电的幅值。

在本实用新型的优选实施方式中，所述车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备还包括分别与所述的第一探头、第二探头以及闸门电路相连接的信号调理电路，对所述的漏磁信号进行放大、滤波处理。

在本实用新型的优选实施方式中，所述的闸门电路包括比较器。

在本实用新型的优选实施方式中，所述的车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备还包括存储器，与所述的数据采集卡相连接，接收所述数据采集卡采集的漏磁信号，将所述的漏磁信号进行保存。

本实用新型的目的之一是，提供了一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的系统，所述的系统包括探伤车、被检测的钢轨、第一连接杆、第二连接杆以及车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备，其中，所述的第一连接杆，连接所述探伤车的转向承载架构以及所述车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的第一探头；所述的第二连接杆，连接所述探伤车的转向承载架构以及所述车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的第二探头；所述的第一探头、第二探头设置于所述的被检测的钢轨的顶面。

在本实用新型的优选实施方式中，所述车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的系统还包括第一弹簧，与所述的第一连接杆、所述的第一探头相连接。

在本实用新型的优选实施方式中，所述车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的系统还包括：第二弹簧，与所述的第二连接杆、所述的第二探头相连接。

在本实用新型的优选实施方式中，所述车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的系统还包括第一滑靴，设置于所述第一探头的底部。

在本实用新型的优选实施方式中，所述车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的系统还包括第二滑靴，设置于所述第二探头的底部。

本实用新型的有益效果在于，提供了一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备以及系统，由激励电源供电，单侧钢轨的检测探头包含第一探头和第二探头，每个探头由磁化器和阵列传感器组成，其中磁化器对钢轨进行磁化或消磁，阵列传感器拾取漏磁信号，闸门电路监测电磁信号是否超过阈值，当漏磁电信号幅值超过预设的阈值时，触发数据采集卡采集漏磁电信号，如此完成了对钢轨伤损的漏磁信号的检测，且增加了检测精度，满足了高速发展的现代铁路需求，解决了高速漏磁检测技术在钢轨顶面伤损检测上的以下几大技术问题：阵列传感器采集数据量大限制高速检测的速度问题；高速漏磁检测技术在高速检测过程中受提离的影响；基于钢轨探伤车的漏磁检测后的消磁技术。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为钢轨的俯视图；

图2为无损伤的钢轨的平视图；

图3为有损伤的钢轨的平视图；

图4为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的实施方式一的结构框图；

图5为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的实施方式二的结构框图；

图6为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的实施方式三的结构框图；

图7为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备中闸门电路的电路原理图；

图8为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备中闸门电路的原理示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的系统的侧视图；

图10为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的系统的平视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型针对目前国内基于大型钢轨探伤车的钢轨顶面及亚表面伤损高速检测缺乏有效手段，钢轨顶面状态不能得到有效控制。一方面钢轨顶面打磨没有有效指导，为确保安全存在过度打磨的情况；另一方面现有的大型钢轨探伤车由于顶面伤损的存在导致不能有效检测部分轨头核伤的问题，提出了一种应用于无损检测领域、尤其是在役钢轨漏磁技术探伤的大型钢轨探伤车，该漏磁检测系统通过相应改造也可应用于其他形式的钢轨顶面伤损检测。

图4为本实用新型提出的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的实施方式一的结构框图，由图4可知，所述的设备包括激励电源10、第一探头20、第二探头30、闸门电路40以及数据采集卡50。

其中，所述的激励电源10，与所述的第一探头、第二探头相连接，向所述的第一探头20、第二探头30供电。

所述的第一探头20，设置于被检测的钢轨的顶面，包括第一磁化器21以及第一阵列传感器22；

所述的第二探头30，设置于被检测的钢轨的顶面，包括第二磁化器31以及第二阵列传感器32；

当上行检测时，所述的第一磁化器21磁化被检测的钢轨，所述的第一阵列传感器22拾取所述钢轨的漏磁信号，所述的第二磁化器31对磁化后的钢轨进行消磁处理；

当下行检测时，所述的第二磁化器31磁化被检测的钢轨，所述的第二阵列传感器32拾取所述钢轨的漏磁信号，所述的第一磁化器21对磁化后的钢轨进行消磁处理；

所述的闸门电路40，分别与所述的第一探头、第二探头相连接，比较所述的漏磁信号与预先设定的阈值，输出触发信号；

所述的数据采集卡50，与所述的闸门电路相连接，当接收到所述的触发信号时，采集所述的漏磁信号。

具体的，当上行检测时，所述的激励电源向所述的第一磁化器提供直流电，向所述的第二磁化器提供交流电。当下行检测时，所述的激励电源向所述的第二磁化器提供直流电，向所述的第一磁化器提供交流电。所述的交流电的幅值大于所述直流电的幅值。

如上即是本实用新型提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的实施方式一，由激励电源供电，单侧钢轨的检测探头包含第一探头和第二探头，每个探头由磁化器和阵列传感器组成，其中磁化器对钢轨进行磁化或消磁，阵列传感器拾取漏磁信号，闸门电路根据漏磁电信号触发数据采集卡采集漏磁电信号，如此完成了对钢轨顶面伤损的漏磁信号的检测，且增加了检测精度，满足了高速发展的现代铁路需求。

图5为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的实施方式二的结构框图，由图5可知，该设备在实施方式二中还包括：

分别与所述的第一探头、第二探头以及闸门电路相连接的信号调理电路60，对所述的漏磁信号进行放大、滤波处理。在本实用新型的具体使用过程中，信号调理电路可通过现有技术中已知的可以对信号进行放大、滤波处理的所有电路来实现，此处不再举例说明。

如上即是本实用新型提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的实施方式二，在该实施方式中，由激励电源供电，单侧钢轨的检测探头包含第一探头和第二探头，每个探头由磁化器和阵列传感器组成，其中磁化器对钢轨进行磁化或消磁，阵列传感器拾取漏磁信号，信号调理电路对漏磁信号进行放大、滤波处理，闸门电路根据漏磁电信号触发数据采集卡采集漏磁电信号，如此完成了对钢轨伤损的漏磁信号的检测，且增加了检测精度，满足了高速发展的现代铁路需求。

图6为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的实施方式三的结构框图，由图6可知，该设备在实施方式三中还包括：

存储器70，与所述的数据采集卡相连接，接收所述数据采集卡采集的漏磁信号，将所述的漏磁信号进行保存。

如上即是本实用新型提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的实施方式三，在该实施方式中，检测设备由漏磁信号处理器、激励电源、第一探头、第二探头、信号调理电路、闸门电路和数据采集卡组成。激励电源能提供直流电和交流电，直流电用于对被测钢轨磁化的磁化器供电，交流电用于对被测钢轨检测完成后消磁的磁化器供电。单侧钢轨的检测探头包含第一探头和第二探头两部分。每个探头由磁化器和阵列传感器组成，其中磁化器用于对钢轨进行磁化或消磁，阵列传感器用于拾取漏磁场信号。当探伤车上行检测时，第一探头磁化器磁化被检钢轨并拾取漏磁信号，第二探头磁化器用于对磁化的钢轨进行消磁处理，阵列传感器不工作；当探伤车下行检测时，第二探头磁化器磁化被检钢轨并拾取漏磁信号，第二探头磁化器用于对磁化的钢轨进行消磁处理。探头中阵列传感器拾取的漏磁信号被转化成电信号经过信号调理电路放大、滤波处理，处理后的漏磁电信号与闸门电路进行比较。闸门电路用于监测电磁信号是否超过阈值，当漏磁电信号幅值超过预设的阈值时，闸门电路触发数据采集卡采集漏磁电信号。数据采集卡采集的信号传输给存储器保存。

本实用新型中的闸门电路包括比较器，用于监测电磁信号是否超过阈值，当漏磁电信号幅值超过预设的阈值时，闸门电路触发数据采集卡采集漏磁电信号。如此，本实用新型使用阵列传感器接收磁场信号，通过闸门电路触发数据采集器采集漏磁信号，由于在高速检测时将整个检测过程的磁场信号数据全部采集，数据采集量大，因此本实用新型设置闸门电路后只提取超过阈值的漏磁信号，极大提高了数据采集的准确性。

图7为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备中闸门电路的电路原理图，图8为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备中闸门电路的原理示意图。由图7、图8可知，闸门电路的设计用于监测漏磁信号是否超过预设置的阈值。当漏磁信号超过阈值时，闸门电路触发数据采集卡，数据采集卡采集漏磁电信号，并传输给漏磁信号处理器处理及保存。当漏磁信号没有达到阈值时，数据采集卡将不进行漏磁信号数据的采集。如此将适应探伤车高速检测的速度要求。单通道的闸门电路原理图如图7所示，通过窗口比较器LM393实现，当UI在UA与UB之间(UA>UB)时，输出为UOH，此时不触发数据采集卡采集。当UI在UA与UB之外(UA>UB)时，输出为UOL，此时触发数据采集卡采集。UI为调理电路输出的漏磁信号，阈值电压UA与UB是可控电压，可通过数字电位计调节，满足不同检测环境下的阈值电压调整。

本实用新型还提出的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的系统，所述的系统包括探伤车、被检测的钢轨、第一连接杆200、第二连接杆300以及前述的车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备。其中，所述的第一连接杆200，连接所述探伤车的转向承载架构400以及所述车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的第一探头20；所述的第二连接杆300，连接所述探伤车的转向承载架构400以及所述车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备的第二探头30。所述的第一探头、第二探头设置于所述的被检测的钢轨的顶面。

在本实用新型的其他实施方式中，所述的系统还包括：第一弹簧500，与所述的第一连接杆200、所述的第一探头20相连接。

第二弹簧600，与所述的第二连接杆300、所述的第二探头30相连接。

在本实用新型的其他实施方式中，所述的系统还包括：第一滑靴700，设置于所述第一探头20的底部。第二滑靴800，设置于所述第二探头30的底部。

图9为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的系统的侧视图，图10为本实用新型实施例提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的系统的平视图。探头与探伤车(图中未绘出)及被检测钢轨的位置布置如图10所示，整个车下装置由探伤车的转向架承载机构400、第一连接杆200、第二连接杆300、第一弹簧500、第二弹簧600及第一滑靴700、第二滑靴800组成。转向架承载机构400用于连接转向架及探头连接杆。连接杆用于连接转向架承载机构及探头。弹簧用于控制探头的下压，使得探头与钢轨轨头顶面接触，避免产生提离变化从而影响检测效果，当探头触碰到其他异物时，探头将由于弹簧的弹性而提起以至于不损坏探头。滑靴安装于探头底部，用于保护探头，并且滑靴可以因损耗进行更换。探头与探伤车及被检测钢轨的位置布置设计消除了振动及提离变化的影响。由于图9为俯视图，因此图9中的连接杆为第一连接杆以及第二连接杆，探头为第一探头以及第二探头。

进一步，如图10所示，当探伤车上行检测时(图10中向左侧运行)，激励电源对第一探头磁化器进行直流电供电，对被检测钢轨进行磁化，同时，激励电源对第二探头磁化器进行交流电供电，且交流电流幅值比直流电流大，以达到对被检测后的钢轨进行消磁的目的。当探伤车下行检测时(图10中向右侧运行)，激励电源对第二探头磁化器进行直流电供电，对被检测钢轨进行磁化，同时，激励电源对第一探头磁化器进行交流电供电，且交流电流幅值比直流电流大，以达到对被检测后的钢轨进行消磁的目的。

如上所述，即为本实用新型提供的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的系统。检测系统针对铁路双向运行特点，设计成上下行双探头进行检测，解决了在役钢轨漏磁技术高速检测的消磁技术问题。探头采用滑靴形式设计，通过弹簧控制探头与钢轨的接触，解决了漏磁检测技术受振动和提离影响的技术难题，考虑了基于探伤车的现场探头安装方式，即被测钢轨与探头的空间位置关系。

综上所述，本实用新型提出的一种车载的钢轨顶面伤损漏磁检测的设备以及系统，解决了阵列传感器采集数据量大限制高速检测的速度问题、高速漏磁检测技术在高速检测过程中受提离的影响及基于钢轨探伤车的漏磁检测后的消磁技术等问题，将漏磁检测技术应用于大型钢轨探伤车上，有效的高速检出钢轨顶面伤损，提高了大型钢轨探伤车的检测能力，更好的保障铁路线路安全。基于大型钢轨探伤车的钢轨顶面伤损高速漏磁检测技术可提高检测效率，增加检测精度。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例设备中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各设备的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

本领域技术人员还可以了解到本实用新型实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种设备实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本实用新型实施例保护的范围。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的设备及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。