探头的发射波束从不同方向指向所述轮座区域的同一探测区域，各个所述探头均需要倾斜设置，其中，所述中探头的中轴线倾斜指向所述轮座的内部，其发射的波束与所述轮轴轴线倾斜相交。所述左、右探头的中轴线也各自倾斜指向所述轮座的内部，如果所述对称平面位于铅垂方向，所述左、右探头在所述对称平面的水平垂直平面(图3所在纸面)上的投影各自位于相对所述中探头偏转一定角度(如图3所示的α角)的位置。
[0025]各个所述探头的排布位置(包括与探头前沿与轮座的距离，左、右探头间在周向上的距离，以及探头各自的前倾安装角度等相关联)需要根据实际情况确定，所述中探头的发射波束的可探测范围为径向上与所述中探头相对的轮座区域上的另一侧(如果将探头所在的径向的上侧作为“一侧”，则“另一侧”指径向上的下侧)全部近表面区域，所述轮座区域优选为包含所述轮座、轮座前肩44、轮座后肩45和位于轮座前肩前方的防尘挡圈座46与轮座之间过渡圆角47在内的轴段。
[0026]所述左、右探头的波束各自与所述中探头的波束的夹角优选为5-15度，探测区域为接近所述轮座或所述轮座区域的表面，使本发明尤其适用于近表面缺陷的检测。由于采用相控阵探头，其探测区域可以深入到轮座区域径向上的心部。
[0027]各个所述探头的工作频率优选为2.5ΜΗζ-5ΜΗζ。
[0028]所述中探头优选采用一维线阵探头。
[0029]对于前述方法，检测过程中还可以用所述检测设备的轮轴旋转驱动机构驱使所述轮轴定轴旋转，各个所述探头与所述轮轴作相对圆周运动以扫描所述轮座区域的全部表面。由于中探头采用相控阵探头，在探头与轮座相对圆周运动时，在确定存在裂纹的情况下，可以进一步对裂纹向径向心部延伸的深度等进行较高精度的定位定量检测。
[0030]各个所述探头可以分别固定安装在同一个有机玻璃楔块上面，所述有机玻璃楔块的折射角度为35-55度。所述有机玻璃楔块的下表面可以为与所述轮轴的轴身41表面相贴合的内凹柱面。
[0031]所述多通道组合探头联动检测方法还包括利用所述左、右探头针对同一区域(特别是缺陷的两端)的两个回波获得较为准确的缺陷边界。
[0032]根据超声波反射定理，超声波反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。当探头发射的波束与裂纹夹角趋近于垂直，裂纹在波束垂直方向的投影基本不变，探测到的裂纹就会比较接近真实裂纹。当探头波束与裂纹夹角越小，裂纹在波束垂直方向的投影越小于裂纹本身，则探测到的裂纹就会比真实裂纹更小，如果裂纹本身特别小，那么它的投影基本显现不出来，这样就会造成对裂纹的危害程度判轻或漏判。本发明用多个不同方向的回波确定同一缺陷的边界可以弥补单一方向探测时的上述不足，相比只采用一个方向的回波得到的边界更为准确。
[0033]所述检测设备还设有耦合水系统，所述耦合水系统包括水栗、水槽和循环管道。所述水栗用于给探头检测时供耦合水，将水槽中的水输送到喷嘴处，水喷射到所述轮轴与所述探头的结合部位，所述循环管道用于将经过过滤的检测后从轮轴流下的耦合水送回到水槽供循环使用。
[0034]所述轮轴进轮定位装置用于当轨道机车车轮行进到合适位置时会触发传感器，进轮定位装置启动，将轮轴固定;所述轮轴出轮推动装置是在检测完成后将轮轴推出检测区；所述轮轴旋转驱动机构是在轮轴定位后带动轮轴旋转，完成检测。所述轮轴旋转驱动机构是所述轮轴输送定位系统的一部分，所述输送定位控制装置不仅用于控制轮轴进轮定位装置动作、轮轴出轮推动装置动作、轮轴旋转驱动机构动作，还能控制检测设备总启停以及水栗的启停。
[0035]所述中探头的检测信号输出端通过相控阵电缆连接所述超声相控阵检测仪的检测信号输入端，所述左、右探头的检测信号输出端通过常规同轴超声线缆连接所述超声相控阵检测仪的检测信号输入端。
[0036]所述超声相控阵检测仪内存储有检测轮座部位的设置文件。
[0037]采用本发明的多通道组合探头联动检测方法检测前，先做好如下准备工作:将三只探头安装在检测设备的探头工装上，将所述探头的检测信号输出端通过电缆连接超声相控阵检测仪的检测信号输入端;其中，左右探头相对于中探头对称布置，探头之间按照一定位置关系排布，能够同时向所述轮座的同一探测区域发射波束。
[0038]检测时可以按照以下步骤施行:
(1)将带有所述轮轴的轮对通过轨道移动到检测位置，将所述探头置于所述轮轴相应的探头放置位置；
(2)启动喷水耦合以及轮轴定轴旋转，所述探头相对于所述轮轴做周向运动，轮轴旋转过程中使各个所述探头对所述轮座进行扫描检测；
(3)各个所述探头的检测数据通过所述电缆传递给所述超声相控阵检测仪，所述检测数据保存到所述超声相控阵检测仪中；
(4)检测同时所述超声相控阵检测仪中的数据同步显示在计算机上，进行可疑信号分析，排除压装压痕，对检测缺陷进行标记报警。
【主权项】
1.一种多通道组合探头联动检测方法，其特征在于所用检测设备包括超声相控阵探测仪和与所述超声相控阵探测仪配套的轮轴输送定位系统，所述轮轴输送定位系统包括轮轴进轮定位装置、轮轴出轮推动装置及用于控制所述轮轴进轮定位装置和轮轴出轮推动装置动作的输送定位控制装置，所述超声相控阵探测仪通过信号线缆连接有自动检测扫查器，所述自动检测扫查器设有左、中、右三个超声波探头，中探头为相控阵探头，左、右探头为非相控阵探头，使各个所述探头位于待测轮轴的近轮座处，左、右两个探头相对于中探头对称分布，各个所述探头的波束从不同方向斜向穿过轮轴，使探测区域位于径向上与所述中探头相对的轮座区域上的另一侧近表面区域，所述中探头发射的波束的中线与所述轮轴的轴线相交，所述左、右探头的波束相对于所述中探头的波束对称，当所述中探头检测到缺陷回波时，如果所述左、右探头针对同一区域的回波中一个高于槽的回波而另一个低于槽的回波，则判定该区域为裂纹，如果所述左、右探头得到的同一区域的两个回波均低于槽的回波且波幅高度基本相同，则判定该区域不是裂纹。2.如权利要求1所述的多通道组合探头联动检测方法，其特征在于当所述中探头检测到缺陷回波时，如果所述左、右探头针对同一区域的回波中，一个高于裂纹判断上阈值而另一个低于裂纹判断下阈值，则判定该区域为裂纹，如果所述左、右探头得到的同一区域的两个回波均位于预设的压痕回波上下限之间，且两个回波的比值介于预设的压痕回波比值区间，则判定该区域不是裂纹。3.如权利要求2所述的多通道组合探头联动检测方法，其特征在于所述中探头的波束的可探测范围为径向上与所述中探头相对的轮座区域上的另一侧全部近表面区域，所述轮座区域是包含所述轮座、轮座前肩、轮座后肩和位于轮座前肩前方的防尘挡圈座与轮座之间过渡圆角在内的轴段。4.如权利要求3所述的多通道组合探头联动检测方法，其特征在于所述左、右探头的波束与所述中探头的波束的夹角均为5-15度。5.如权利要求4所述的多通道组合探头联动检测方法，其特征在于各个所述探头的工作频率均为2.5MHz-5MHz。6.如权利要求5所述的多通道组合探头联动检测方法，其特征在于所述中探头均为一维线阵探头。7.如权利要求1-6中任意一项权利要求所述的多通道组合探头联动检测方法，其特征在于用所述检测设备的轮轴旋转驱动机构驱使所述轮轴定轴旋转，各个所述探头与所述轮轴作相对圆周运动以扫描所述轮座区域的全部表面。8.如权利要求7所述的多通道组合探头联动检测方法，其特征在于各个所述探头分别固定安装在同一个有机玻璃楔块上，所述有机玻璃楔块的折射角度为35-55度。9.如权利要求7所述的多通道组合探头联动检测方法，其特征在于所述检测设备还设有耦合水系统，所述耦合水系统包括水栗、水槽和循环管道。10.如权利要求7所述的多通道组合探头联动检测方法，其特征在于采用如下步骤: (1)将带有所述轮轴的轮对通过轨道移动到检测位置，将所述探头置于所述轮轴相应的探头放置位置； (2)启动喷水耦合以及轮轴定轴旋转，所述探头相对于所述轮轴做周向运动，轮轴旋转过程中使各个所述探头对所述轮座进行扫描检测； (3)各个所述探头的检测数据通过电缆传递给所述超声相控阵检测仪，所述检测数据保存到所述超声相控阵检测仪中； (4)检测同时所述超声相控阵检测仪中的数据同步显示在计算机上，进行可疑信号分析，排除压装压痕，对检测缺陷进行标记报警。
【专利摘要】本发明涉及一种多通道组合探头联动检测方法：使左、中、右三个超声波探头，中探头为相控阵探头，左右探头为常规探头，左右探头相对于中探头对称分布，各探头波束从不同方向斜向穿过轮轴，使探测区域位于径向上与中探头相对的轮座区域上另一侧近表面区域，中探头波束的中线与轮轴轴线相交，左右探头波束相对于中探头波束对称，当中探头检测到缺陷回波时，如果左右探头针对同一区域的回波中一个高于槽的回波而另一个低于槽的回波，则判定该区域为裂纹，如果左右探头得到的同一区域的两个回波均低于槽的回波且波幅高度基本相同，则判定该区域不是裂纹。本发明能分辨出是压装损伤还是自然裂纹，因此可以减小漏检率，提高检出率，提高周向定量精度。
【IPC分类】G01N29/04
【公开号】CN105510441
【申请号】CN201510970848
【发明人】李志军
【申请人】北京欧宁航宇检测技术有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月22日