一种钢轨轨头、轨腰缺陷分析方法与流程

本发明属于探伤技术领域，具体涉及钢轨探伤领域，尤其涉及一种钢轨轨头、轨腰缺陷分析方法。

背景技术：

由于在焊接、安装、使用的过程中都有可能对钢轨造成一些无法用肉眼观察到的伤损。随着使用时间的推移，伤损情况会逐渐加重。当伤损达到一定程度时很有可能造成严重的安全事故。目前对于钢轨伤损的显示都是采用平面扇形来显示是否存在损伤，当存在伤损时将会在扇形的相应声程处显示出不同的颜色，利用色斑来区别是否存在伤损区域。

对于上述描述的伤损处理方法，还是存在很大的局限性。将探头发出的超声波束认为是一个扇形面，当只采用一次波进行探伤时，这种探伤方式可以非常方便的检测出伤损的大致形态，然而对于二次波及以上波次探伤时只能够定性的反应出是否存在伤损，而不能够精确的检测出伤损存在的位置和伤损的一个形态。然而，生产实践中往往采用多次波进行探伤，提高超声波对钢轨的覆盖率。也就是说采用传统的探伤显示方法不能够有效的跟踪研究伤损的演变，不利于对伤损成因的认识。而且，目前的这种探伤方法对于探伤人员的要求较高，需要具有丰富的探伤经验才能够大致估计出缺陷的存在位置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种钢轨轨头、轨腰缺陷分析方法，提高对于钢轨缺陷的检查质量，能够精确检测出钢轨轨头、轨腰内部存在的缺陷，屏蔽探伤人员由于经验等主观原因引起的错判漏判现象的发生，以解决背景技术中所提出的缺陷或问题。

为实现上述发明目的，本发明的实施例提供一种钢轨轨头、轨腰缺陷分析方法，基于相控超声波探伤装置的检测进行分析，所述相控超声波探伤装置包含超声波相控阵探头、超声波控制板卡、编码器；所述超声波相控阵探头通过耦合剂和被测工件接触，所述超声波控制板卡与超声波相控阵探头电性相连，所述超声波控制板卡用于产生超声波信号并将接收到的返回信号经过编码器处理后生成一系列的数字信号，并在空间直角坐标系中建立钢轨3d模型；所述编码器用于结合超声波相控阵探头的位置信息和声束参数来计算超声波束的一次波二次波的路径方程，然后将采集到的数字信号转换成三维坐标；所述钢轨轨头、轨腰缺陷分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1、建立钢轨3d模型：选取钢轨底面作为三维坐标轴的xoy面，其中，钢轨横向为y轴方向、钢轨纵向为x轴方向，将探头所在钢轨上的位置转换为探头在钢轨模型上的坐标值，超声波相控阵探头位于钢轨轨头踏面上，可以在坡面上进行旋转移动；

s2、求解超声波声束入射点：根据探伤要求，轨头、轨腰超声探伤时，利用夹持装置将探头固定在钢轨轨头踏面上，通过前后移动和左右旋转，实现轨头、轨腰区域的超声覆盖；记录下探头旋转原点到钢轨最外侧边缘距离l、探头与钢轨横向的夹角β；在进行移动探伤时，根据探头的旋转原点所在位置，以及旋转角度；通过旋转原点和旋转角度的关系可以计算出旋转后的坐标值，即所求得的超声波的入射点坐标(xr,yr,zr)；

s3、计算超声波一次波所在直线方程：根据步骤s2中求解出的超声波束的入射点坐标(xr,yr,zr)，求解未旋转时的入射点坐标(xi,yi,zi)在入射角θ的作用下求得入射点在xoy面上的对应的坐标(xz,yz,zz)；利用两点确定一条直线的思想，根据两点求解超声波一次波所在直线的方程；

s4、求解反射点：通过上述步骤s3求解得到了超声波一次波所在直线的方程，利用该方程和钢轨表面的分段函数进行联立求解出交点，即一次波的反射点坐标(xc1，yc1，zc1),方程组联立求解；

s5、求解超声波束的法线方程：利用镜面反射原理，已知入射线和法线时，求解出反射线；利用反射点，分情况求解在该点的法向量，写出法线方程；

s6、求解二次波即反射线所在的直线方程：根据镜面反射原理，在入射线上任意选取一点，求解该点关于法线的对称点坐标；选取入射点(xr,yr,zr)，求解该点关于法线的对称点(xt,yt,zt)，由于钢轨的结构特点和坐标系建立方式使得在任何位置的法线均和y轴垂直，因此，入射点到法线的距离等于入射点的反射点到法线的距离；求解入射点关于法线对称点的x和z这两个分量的值；写出反射线所在直线的方程；

s7、求解反射线即二次波与钢轨表面的交点：通过上述步骤求解得到了超声波二次波所在直线的方程，利用该方程和钢轨表面的分段函数进行联立求解出交点，即二次波的反射点坐标(xc2，yc2，zc2)；

s8、缺陷点坐标转换：利用上述求解出来的三个点：入射点(xr,yr,zr)、、一次波的反射点坐标(xc1，yc1，zc1)、二次波的反射点坐标(xc2，yc2，zc2)，可以计算出一次波长度s、二次波长度f；超声波探伤装置将返回一系列的离散数据点，返回的数据表示在超声波束设置的声程中按照采样点数等距处的超声返回信息，利用每个数据点的数值来判断是否存在伤损；利用点在数据序列中所在的位置可以确定出数据点到入射点的距离s，利用s/s的比值来确定该点是否位于一次波上，若s/s小于1，则在一次波上，然后令t＝s/s带入到上述所求得的一次波直线方程中，可以计算出该点的坐标；反之s/s大于1则在二次波上，令t＝(s-s)/f，带入到上述所求得的二次波直线方程中，可以计算出缺陷点的坐标。

在本发明进一步的实施例中，所述步骤s2中，超声波声束入射点具体包括以下计算过程：钢轨轨头踏面可以认为是一个和钢轨底面平行的面，即与xoy面的夹角为0°；

假设探头的旋转原点坐标为(x0,y0,z0)，在未旋转时，探头方向和钢轨横向平行，某一条声束入射点坐标为(xi,yi,zi)，探头所探头的旋转角度为β，探头在旋转之后对应的入射点为(xr,yr,zr)，由于旋转前后入射点到旋转原点的距离不变，始终为yi-y0，在旋转后只会改变x和y方向的分量：

δx＝(yi-y0)*sinβ；

δy＝(yi-y0)*cosβ；

则所求得入射点为：

xr＝x0+δx；

yr＝y0+δy。

在本发明进一步的实施例中，所述步骤s3中，超声波一次波所在直线方程计算过程如下：

当旋转角度β为0°时，入射角度为θ，在xoy面上对应的点的坐标(xd,yd,zd)为：

xd＝xr；

yd＝zr*tanθ+yr；

zd＝0；

由于钢轨踏面和xoy面可以认为是平行界面，当探头的入射点坐标(xi,yi,zi)围绕旋转原点(x0,y0,z0)在踏面上旋转β角度时，坐标(xz,yz,zz)相当于将点(xd,yd,zd)在xoy面上围绕点(x0,y0,z0)旋转β角，可以求得：

xz＝(yd-y0)*cosβ+x0；

yz＝(yd-y0)*sinβ+y0；

zz＝0；

由此，获得了一次波上的两个点坐标，从而写出该空间直线的参数方程式：

x＝(xr-xz)*t+xz；

y＝(yr-yz)*t+yz；

z＝(zr-zz)*t+zz。

在本发明进一步的实施例中，所述步骤s4和步骤s7中，求解一次波的反射点坐标(xc1，yc1，zc1)、二次波的反射点坐标(xc2，yc2，zc2)，可根据平面段或圆弧段的具体情况，按照以下方法获得：

(1)钢轨平面段方程联立解：可以将钢轨看成是一个柱体、在求解时，简化求解过程；将钢轨表面平面段视为x和z的函数；

设：钢轨某段平面的方程为z＝kx+b；其中k为斜率，b为z轴的截距均为已知量；

空间直线方程的参数方程为：

x＝(x1-x0)*t+x0；

y＝(y1-y0)*t+y0；

z＝(z1-z0)*t+z0；

将z＝kx+b和二次波所在直线方程联立可得：

x＝(x1-x0)*t+x0；

kx+b＝-((z1-z0)*t+z0)；

上式为关于x和t的二元一次方程；利用lu分解的方法可以计算出x、t的值，将t值带回到参数方程，可以求出y和z的值，所得解为连个方程的交点即记为(xc,yc,zc)；

(2)钢轨圆弧段方程联立求解：

设圆弧段的圆心坐标为(m，n)半径为r则圆的方程为：

(x-m)²+(z-n)²＝r²；

为了简化求解，设空间直线方程为：

x＝at+b；

y＝et+f；

z＝ct+d；

将直线方程的x、z带入到圆的方程可得：

(a²+c²)t²+2*[a*(b-m)+c*(d-n)]*t+(b-m)²+(d-n)²-r²＝0；

将方程转换为关于t的一元二次方程，求解出t值，对于一元二次方程可能会存在两个解，利用约束条件去除一个无效解，将t值带回到参数方程中，可以求解出x、y、z的值，即为所求交点(xc,yc,zc)。

在本发明进一步的实施例中，所述步骤s5中，根据反射点落在平面段或圆弧段的具体情况进行求解，求解法线方程具体包括以下过程：

(1)若反射点落在平面上时，在这个平面上的任何位置上，所求得的法线都是共线的，此时我们可以选取平面上任意三个不共线的坐标点来构成片面内的两个向量，此时将两个向量做叉乘运算，得到的结构即为该平面的法向量

(2)若反射点落在圆弧面时，此时需要求解在该点处的偏导数。假设此时圆弧面的圆心坐标为(m,n)，半径为r；则该圆的方程为：(x-m)²+(z-n)²＝r²，可以将圆的方程改写为：

f(x,y,z)＝(x-m)²+(z-n)²-r²；

对f(x,y,z)函数分别求x,y,z的偏导数；

则，f′x＝2*(x-m)；

f′y＝0；

f′z＝2*(z-m)；

将该点的坐标带入，可以求得在该点法向量

此时，可以写出法线方程：

x＝xv*t+xc1；

y＝0*t+yc1；

z＝zv*t+zc1。

在本发明进一步的实施例中，所述步骤s6中，求解入射点关于法线对称点的x和z这两个分量的值；计算步骤如下：为了使推理过程更加简便，将法线方程改写为关于x，z的斜截式，其中k为斜率，b为z轴上的截距：z＝kx+b；

由对称点特性可知，点a和点b的中点满足法线方程，且直线ab的斜率与法线的斜率之积为-1；根据这两个约束条件，可以写出两个方程，求解出xt和zt：

入射点到反射点之间的y值之差为yc-yr，可知对称点到反射点之差也为yc1-yr，可以求得yt＝2*yc1-yr；

从而，可以写出反射线所在直线的方程：

x＝(xc1-xt)*t+xt；

y＝(yc1-yt)*t+yt；

z＝(zc1-zt)*t+zt。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明的钢轨轨头、轨腰缺陷分析方法，通过建立钢轨3d模型、求解超声波声束入射点、计算超声波一次波所在直线方程、求解反射点、求解超声波束的法线方程、求解二次波即反射线所在的直线方程、求解反射线即二次波与钢轨表面的交点、缺陷点坐标转换的过，程能够非常方便的分辨出缺陷所在的位置，通过该缺陷分析方法可以获得钢轨内部缺陷坐标，将缺陷坐标进行绘制，可以描绘出缺陷的大致形态；有利于对钢轨做出合理科学的判断；利用直观的显示方法，减少了对于探伤人员工作经验的依赖和探伤人员主观因素引起的误判和错判。

附图说明

图1为本发明的60kg型人工试块图。

图2为本发明中超声波探头与缺陷关系正视图；

图3为本发明中旋转角度β为0°时，缺陷坐标分布情况；

图4为本发明中旋转角度β为10°时缺陷坐标分布情况。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一种钢轨轨头、轨腰缺陷分析方法，基于相控超声波探伤装置的检测进行分析，所述相控超声波探伤装置包含超声波相控阵探头、超声波控制板卡、编码器；所述超声波相控阵探头通过耦合剂和被测工件接触，所述超声波控制板卡与超声波相控阵探头电性相连，所述超声波控制板卡用于产生超声波信号并将接收到的返回信号经过编码器处理后生成一系列的数字信号，并在空间直角坐标系中建立钢轨3d模型；所述编码器用于结合超声波相控阵探头的位置信息和声束参数来计算超声波束的一次波二次波的路径方程，然后将采集到的数字信号转换成三维坐标；所述钢轨轨头、轨腰缺陷分析方法，包括以下步骤：

s1、建立钢轨3d模型：选取钢轨底面作为三维坐标轴的xoy面，其中，钢轨横向为y轴方向、钢轨纵向为x轴方向，将探头所在钢轨上的位置转换为探头在钢轨模型上的坐标值，超声波相控阵探头位于钢轨轨头踏面上，可以在坡面上进行旋转移动。

s2、求解超声波声束入射点：根据探伤要求，轨头、轨腰超声探伤时，利用夹持装置将探头固定在钢轨轨头踏面上，通过前后移动和左右旋转，实现轨头、轨腰区域的超声覆盖；记录下探头旋转原点到钢轨最外侧边缘距离l、探头与钢轨横向的夹角β；在进行移动探伤时，根据探头的旋转原点所在位置，以及旋转角度；通过旋转原点和旋转角度的关系可以计算出旋转后的坐标值，即所求得的超声波的入射点坐标(xr,yr,zr)；具体的，超声波声束入射点具体包括以下计算过程：钢轨轨头踏面可以认为是一个和钢轨底面平行的面，即与xoy面的夹角为0°。

假设探头的旋转原点坐标为(x0,y0,z0)，在未旋转时，探头方向和钢轨横向平行，某一条声束入射点坐标为(xi,yi,zi)，探头所探头的旋转角度为β，探头在旋转之后对应的入射点为(xr,yr,zr)，由于旋转前后入射点到旋转原点的距离不变，始终为yi-y0，在旋转后只会改变x和y方向的分量：

δx＝(yi-y0)*sinβ；

δy＝(yi-y0)*cosβ；

则所求得入射点为：

xr＝x0+δx；

yr＝y0+δy。

s3、计算超声波一次波所在直线方程：根据步骤s2中求解出的超声波束的入射点坐标(xr,yr,zr)，求解未旋转时的入射点坐标(xi,yi,zi)在入射角θ的作用下求得入射点在xoy面上的对应的坐标(xz,yz,zz)；利用两点确定一条直线的思想，根据两点求解超声波一次波所在直线的方程。

具体的，超声波一次波所在直线方程计算过程如下：

当旋转角度β为0°时，入射角度θ，此时，在xoy面上对应的点的坐标(xd,yd,zd)为：

xd＝xr；

yd＝zr*tanθ+yr；

zd＝0；

由于钢轨踏面和xoy面可以认为是平行界面，当探头围绕旋转原点(x0,y0,z0)在踏面上旋转β角度时，坐标(xz,yz,zz)相当于将点(xd,yd,zd)在xoy面上围绕点(x0,y0,z0)旋转β角，可以求得：

xz＝(yd-y0)*cosβ+x0；

yz＝(yd-y0)*sinβ+y0；

zz＝0；

由此，获得了一次波上的两个点坐标，从而写出该空间直线的参数方程式：

x＝(xr-xz)*t+xz；

y＝(yr-yz)*t+yz；

z＝(zr-zz)*t+zz。

s4、求解反射点：通过上述步骤s3求解得到了超声波一次波所在直线的方程，利用该方程和钢轨表面的分段函数进行联立求解出交点，即一次波的反射点坐标(xc1，yc1，zc1),方程组联立求解。

具体的，求解一次波的反射点坐标(xc1，yc1，zc1)，可根据平面段或圆弧段的具体情况，按照以下方法获得：

(1)钢轨平面段方程联立解：可以将钢轨看成是一个柱体、在求解时，简化求解过程；将钢轨表面平面段视为x和z的函数；

设：钢轨某段平面的方程为z＝kx+b；其中k为斜率，b为z轴的截距均为已知量；

空间直线方程的参数方程为：

x＝(x1-x0)*t+x0；

y＝(y1-y0)*t+y0；

z＝(z1-z0)*t+z0；

将z＝kx+b和二次波所在直线方程联立可得：

x＝(x1-x0)*t+x0；

kx+b＝-((z1-z0)*t+z0)；

上式为关于x和t的二元一次方程；利用lu分解的方法可以计算出x、t的值，将t值带回到参数方程，可以求出y和z的值，所得解为连个方程的交点即记为(xc1,yc1,zc1)；

(2)钢轨圆弧段方程联立求解：

设圆弧段的圆心坐标为(m，n)半径为r则圆的方程为：

(x-m)²+(z-n)²＝r²；

为了简化求解，设空间直线方程为：

x＝at+b；

y＝et+f；

z＝ct+d；

将直线方程的x、z带入到圆的方程可得：

(a²+c²)t²+2*[a*(b-m)+c*(d-n)]*t+(b-m)²+(d-n)²-r²＝0；

将方程转换为关于t的一元二次方程，求解出t值，对于一元二次方程可能会存在两个解，利用约束条件去除一个无效解，将t值带回到参数方程中，可以求解出x、y、z的值，即为所求交点(xc1,yc1,zc1)。

s5、求解超声波束的法线方程：利用镜面反射原理，已知入射线和法线时，求解出反射线；利用反射点，分情况求解在该点的法向量，写出法线方程。

具体的，根据反射点落在平面段或圆弧段的具体情况进行求解，求解法线方程具体包括以下过程：

(1)若反射点落在平面上时，在这个平面上的任何位置上，所求得的法线都是共线的，此时我们可以选取平面上任意三个不共线的坐标点来构成片面内的两个向量，此时将两个向量做叉乘运算，得到的结构即为该平面的法向量

(2)若反射点落在圆弧面时，此时需要求解在该点处的偏导数。假设此时圆弧面的圆心坐标为(m,n)，半径为r；则该圆的方程为：(x-m)²+(z-n)²＝r²，可以将圆的方程改写为：

f(x,y,z)＝(x-m)²+(z-n)²-r²；

对f(x,y,z)函数分别求x,y,z的偏导数；

则，f′x＝2*(x-m)；

f′y＝0；

f′z＝2*(z-m)；

将该点的坐标带入，可以求得在该点法向量

此时，可以写出法线方程：

x＝xv*t+xc1；

y＝0*t+yc1；

z＝zv*t+zc1。

s6、求解二次波即反射线所在的直线方程：根据镜面反射原理，在入射线上任意选取一点，求解该点关于法线的对称点坐标；选取入射点(xr,yr,zr)为一次波上的点记该点为a，求解该点关于法线的对称点记该点为b(xt,yt,zt)，由于钢轨的结构特点和坐标系建立方式使得在任何位置的法线均和y轴垂直，因此，入射点到法线的距离等于入射点的反射点到法线的距离；求解入射点关于法线对称点的x和z这两个分量的值；写出反射线所在直线的方程。

具体的，求解入射点关于法线对称点的x和z这两个分量的值；计算步骤如下：为了使推理过程更加简便，将法线方程改写为关于x，z的斜截式，其中k为斜率，b为z轴上的截距：z＝kx+b；

由对称点特性可知，点a和点b的中点满足法线方程，且直线ab的斜率与法线的斜率之积为-1；根据这两个约束条件，可以写出两个方程，求解出xt和zt：

入射点到反射点之间的y值之差为yc-yr，可知对称点到反射点之差也为yc1-yr，可以求得yt＝2*yc1-yr；

从而，可以写出反射线所在直线的方程：

x＝(xc1-xt)*t+xt；

y＝(yc1-yt)*t+yt；

z＝(zc1-zt)*t+zt。

s7、求解反射线即二次波与钢轨表面的交点：通过上述步骤求解得到了超声波二次波所在直线的方程，利用该方程和钢轨表面的分段函数进行联立求解出交点，即二次波的反射点坐标(xc2，yc2，zc2)；

具体的，求解二次波的反射点坐标(xc2，yc2，zc2)，可根据平面段或圆弧段的具体情况，按照以下方法获得：

(1)钢轨平面段方程联立解：可以将钢轨看成是一个柱体、在求解时，简化求解过程；将钢轨表面平面段视为x和z的函数；

设：钢轨某段平面的方程为z＝kx+b；其中k为斜率，b为z轴的截距均为已知量；

空间直线方程的参数方程为：

x＝(x1-x0)*t+x0；

y＝(y1-y0)*t+y0；

z＝(z1-z0)*t+z0；

将z＝kx+b和二次波所在直线方程联立可得：

x＝(x1-x0)*t+x0；

kx+b＝-((z1-z0)*t+z0)；

上式为关于x和t的二元一次方程；利用lu分解的方法可以计算出x、t的值，将t值带回到参数方程，可以求出y和z的值，所得解为连个方程的交点即记为(xc2,yc2,zc2)；

(2)钢轨圆弧段方程联立求解：

设圆弧段的圆心坐标为(m，n)半径为r则圆的方程为：

(x-m)²+(z-n)²＝r²；

为了简化求解，设空间直线方程为：

x＝at+b；

y＝et+f；

z＝ct+d；

将直线方程的x、z带入到圆的方程可得：

(a²+c²)t²+2*[a*(b-m)+c*(d-n)]*t+(b-m)²+(d-n)²-r²＝0；

将方程转换为关于t的一元二次方程，求解出t值，对于一元二次方程可能会存在两个解，利用约束条件去除一个无效解，将t值带回到参数方程中，可以求解出x、y、z的值，即为所求交点(xc2,yc2,zc2)。

s8、缺陷点坐标转换：利用上述求解出来的三个点：入射点(xr,yr,zr)、、一次波的反射点坐标(xc1，yc1，zc1)、二次波的反射点坐标(xc2，yc2，zc2)，可以计算出一次波长度s、二次波长度f；超声波探伤装置将返回一系列的离散数据点，返回的数据表示在超声波束设置的声程中按照采样点数等距处的超声返回信息，利用每个数据点的数值来判断是否存在伤损；利用点在数据序列中所在的位置可以确定出数据点到入射点的距离s，利用s/s的比值来确定该点是否位于一次波上，若s/s小于1，则在一次波上，然后令t＝s/s带入到上述所求得的一次波直线方程中，可以计算出该点的坐标；反之s/s大于1则在二次波上，令t＝(s-s)/f，带入到上述所求得的二次波直线方程中，可以计算出该点的坐标。

利用本发明的钢轨轨头、轨腰缺陷分析方法进行探伤示例验证：

图1为60kg/m型钢轨试块，在钢轨轨腰部分存在人工缺陷a、b。经手工测量缺陷a所在位置为：距离轨底边缘距离65mm，距离钢轨底面106mm；缺陷b所在位置为：距离轨底边缘距离64mm，距离钢轨底面39；缺陷a、b之间的水平距离为20mm，人工缺陷孔径为3.8mm。

在进行钢轨轨头、轨腰探伤时，将超声波探头放置在钢轨轨头踏面上。通过前后移动和左右旋转来实现对探伤区域的覆盖。在案例中选取了两种情况来对缺陷a、b进行扫查。

将探头放置在距离钢轨踏面的中轴线心位置上其探头和缺陷之间的位置关系如图2所示，探头前缘距离缺陷a水平距离为25m处，将探头位置转换成坐标位置即探头前缘中轴线坐标位置为(0,0,176)。

方案一：

超声波入射角为30°到70°，声程设置为200mm，旋转角度为0°，此时对试块进行，将返回的超声波数据进行编码后的结果送入到算法中进行计算，过滤掉正常数据，将异常数据点的空间位置转换成直角坐标点，其结果如图3所示。在转换结果中均能扫描到缺陷a和缺陷b相对于探头位置的坐标值。

方案二：

超声波入射角为30°到70°，声程设置为200mm，旋转角度为10°，此时对试块进行检测，将返回的超声波数据进行编码后的结果送入到算法中进行计算，过滤掉正常数据，将异常数据点的空间位置转换成直角坐标点，其结果如图4所示。在转换结果中均能扫描到缺陷a和缺陷b相对于探头位置的坐标值。

采用本发明的钢轨轨头、轨腰缺陷分析方法，能够非常方便的分辨出缺陷所在的位置，通过该缺陷分析方法可以获得钢轨内部缺陷坐标，将缺陷坐标进行绘制，可以描绘出缺陷的大致形态。有利于对钢轨做出合理科学的判断。利用直观的显示方法，减少了对于探伤人员工作经验的依赖和探伤人员主观因素引起的误判和错判。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。