专利名称：一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多通道超声波探伤领域，特别是涉及一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤仪。
背景技术：
随着铁路运输向着高速、重载的方向发展，车轮作为关键的走行部件，其使用条件越来越严峻，运行中所受的冲击载荷和疲劳载荷也随之变大。为保障行车安全必须有一种高效的检测方法或装备，对在役机车车辆车轮进行快速的在线超声波检测。目前国内有两种车轮在线探伤设备，一种设备是采用电磁超声技术，该技术只能对车轮踏面浅层缺陷进行检测，不能满足探伤的要求。另一种设备是采用压电超声波技术，可以满足对车轮踏面及内部的探伤。采用压电超声波技术的车轮在线探伤系统具体实施方法是在钢轨线路上，选取一段4米以上的长度作为探伤区，在两条钢轨附近总共安装200个以上的超声波超声探头阵列，利用多通道超声波探伤仪激发与车轮有接触的超声探头进行探伤。但是，目前的多通道超声波探伤系统，由于采用传统的多通道探伤技术，对每个超声探头工作时间的控制误差较大，工作超声探头之间很难避免相互干扰，时常会出现漏探和误报，严重影响设备可靠性。
发明内容为改善以上现有技术的不足，本实用新型提出一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤仪。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统，包括主机、探伤机、前置控制机、前置发射接收机、超声探头、位置传感器，所述主机通过网络与探伤机连接，所述探伤机与前置控制机连接，该前置控制机通过前置发射接收机与超声探头连接，同时与探测车轮进入和离开探伤区的位置传感器连接。所述探伤机、前置控制机、前置发射接收机、超声探头和位置传感器被对称地分为两组，分别探测两条钢轨上通过的车轮，该两组设备完全电隔离的，以保证两条钢轨之间是电隔离。所述探伤机与前置控制机连接，通过前置控制机设置前置发射接收机参数和接收超声信号，该前置控制机通过前置发射接收机与超声探头连接，同时与探测车轮进入和离开探伤区的位置传感器连接。所述主机安装在远离探测区的操作室，探伤机安装在探测区钢轨附近的控制间，其它组件安装在探测区两条钢轨之间，操作室可以远离控制间，它们之间用网络连接。所述前置发射接收机与超声探头连接，通过超声探头发射接收超声波，并对接收的超声信号进行前置放大。所述前置控制机根据接收位置传感器的探测信号确定车轮的位置，进而控制前置发射接收机选择对应的超声探头通道以及该通道的前置放大参数，同时把接收的超声信号传输到探伤机。所述前置发射接收机在每条钢轨内侧安装四台，各台前置发射接收机相互独立，分别控制四组超声探头进行发射接收超声波以及超声信号前置放大。所述超声探头被均分地安装在探测区钢轨的内侧，每条钢轨探伤区安装的超声探头被分为四组，各组间相互独立，各自与一台前置发射接收机连接，每个超声探头独立设定探伤灵敏度。所述每个超声探头对应一个位置传感器，超声探头与位置传感器安装位置连线垂直于钢轨，位置传感器探测车轮进入对应超声探头探伤区信号，并把信号传输到前置控制机控制对应通道的超声探头工作。本实用新型的优点在于能实现高精度、高灵敏度的车轮在线探伤，提高探伤的准确性和可靠性，提高仪器的工作效率。
图1是本实用新型中的用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统的结构示意图。说明1-主机，2-探伤机，3-前置控制机，4-前置发射接收机，5-超声探头，6-位置传感器，7-探测区，8-钢轨，9-网线，10-操作室，11-控制间。
具体实施方式
车轮在线探伤系统是在两条钢轨一定长度的区域内安装若干个超声波超声探头构成探伤区，车轮通过该探伤区后可以实现对车轮整个圆周范围内的探伤。如图1所示，一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统，该系统包括一台主机1、两台探伤机2、两台前置控制机3和八台前置发射接收机4，以及若干个超声探头5和与超声探头数量相等的位置传感器6。所述主机1:利用网络接收两台探伤机的探伤结果，进行汇总、显示、保存和处理结果。所述探伤机2 :接收前置机输出的超声信号，进行可控增益放大，进行模数转换，并对数字化的超声信号进行处理得到探伤结果。本实施例使用两台探伤机分别对两条钢轨上的车轮探伤，这两台探伤机隔离，探伤结果通过网络传输到主机进行汇总和处理，系统可以在线路上使用。所述前置控制机3 :接收位置传感器的探测信号，控制前置发射接收机的通道选择和前置放大参数。所述前置发射接收机4 :对选择的通道进行发射接收超声波以及超声信号前置放大。所述超声探头5 :产生超声波信号，并接收反射回来的超声信号。一条钢轨上的超声探头分成四组，每组独立控制工作通道和数据采集，可以满足最多有三个车轮同时进入探伤区的情况。每个超声探头有独立的发射接收电路，独立设定探伤灵敏度，可以提高探伤的灵敏度和对缺陷的分辨能力，避免由此产生的误报。每个超声探头采用一个位置传感器探测车轮进入和离开超声探头有效探伤范围的时间，避免因定位不准而产生的漏探和误报。所述位置传感器6 :探测车轮进入对应超声探头探伤区信号，并把探测结果传输到前置控制机进行通道控制。系统工作时，无论列车从钢轨8的哪个方向驶入探伤区7，任意位置的位置传感器6探测到车轮，前置控制机2就可以确定对应的超声探头5编号，并通过前置发射接收机4驱动该超声探头5连续工作，直到车轮离开此超声探头5位置，未探测到车轮的位置传感器6对应的超声探头5处于待机状态。对应的超声探头5和位置传感器6必须安装在同一位置以保证超声探头5工作时间的准确。系统的各组件除主机I之外的其它组件对称地分为两组，分别对两条钢轨上的车轮进行探伤和数据处理，且这两部分之间是电隔离的，以避免两条钢轨之间短路，最后通过网线9连接到主机I上。一组前置发射接收机4的四个模块并行工作，独立控制工作通道，当有多个车轮(最多三个)进入探伤区7后，每个车轮对应独立的前置发射接收机4模块。每个超声探头5对应的发射接收电路和前置放大是独立的，这样可以保证每个超声探头5的探伤灵敏度和分辨力。应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统，其特征在于，该系统包括主机(I)、探伤机(2)、前置控制机(3)、前置发射接收机(4)、超声探头(5)、位置传感器(6)，所述主机(I)通过网络与探伤机(2)连接，所述探伤机(2)与前置控制机(3)连接，该前置控制机(3)通过前置发射接收机(4)与超声探头(5)连接，同时与探测车轮进入和离开探伤区的位置传感器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统，其特征在于，所述探伤机(2)、前置控制机(3)、前置发射接收机(4)、超声探头(5)、位置传感器(6)被分成对称的两组，分别用于探测两条钢轨上通过的车轮，两组设备完全电隔离。
3.根据权利要求1所述的一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统，其特征在于，主机(I)安装在远离探测区的操作室(10)，探伤机(2)安装在探测区(7)钢轨附近控制间(11)，其它组件安装在探测区(7 )两条钢轨(8 )之间。
4.根据权利要求1所述的一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统，其特征在于，所述探伤机(2 )与前置控制机(3 )连接，通过前置控制机(3 )设置前置发射接收机(4)参数和接收超声信号。
5.根据权利要求1所述的一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统，其特征在于，所述前置控制机(3 )接收位置传感器(6 )探测的车轮信号，通过前置发射接收机(4)选择对应通道的超声探头(5)工作和设置该通道的前置放大参数。
6.根据权利要求5所述的一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统，其特征在于，所述前置发射接收机(4)与超声探头(5)连接，通过超声探头(5)发射接收超声波，并对接收的超声信号进行前置放大。
7.根据权利要求6所述的一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统，其特征在于，所述超声探头(5)被均分地安装在探测区钢轨的内侧，每条钢轨探伤区(7)安装的超声探头(5)被分为四组，各组间相互独立，各自与一台前置发射接收机(4)连接，每个超声探头(5 )独立设定探伤灵敏度。
8.根据权利要求7所述的一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统，其特征在于，所述每个超声探头(5 )对应一个位置传感器(6 )，超声探头(5 )与位置传感器(6 )安装位置连线垂直于钢轨(8)，位置传感器(6)探测车轮进入对应超声探头探伤区信号，并把信号传输到前置控制机(3)控制对应通道的超声探头(5)工作。
专利摘要本实用新型涉及一种用于铁道车轮在线探伤的多通道超声波探伤系统,该系统包括主机、探伤机、前置控制机、前置发射接收机、超声探头、位置传感器，所述主机通过网络与探伤机连接，所述探伤机与前置控制机连接，该前置控制机通过前置发射接收机与超声探头连接，同时与探测车轮进入和离开探伤区的位置传感器连接。该系统能实现高精度、高灵敏度的车轮在线探伤，提高探伤的准确性和可靠性，提高仪器的工作效率。
文档编号G01N29/04GK202886332SQ20122036609
公开日2013年4月17日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者滕永平, 吴迪, 张乐, 郑雪松 申请人:北京交通大学, 北京波易达成像技术有限公司