一种用于超声波检测的组合轮式探头的制作方法

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种用于超声波检测的组合轮式探头。

背景技术：

在役钢轨处于铺设状态，超声波探伤在行走检测过程中从钢轨踏面进行。由于缺陷类型、位置、取向等有很大区别，需要多个通道的超声波换能器进行多方向的扫查。常规的做法是用70度通道探测轨头核伤、用45 度（37 度到45 度间的其他角度）通道探测螺孔斜裂纹缺陷和其他部位的斜裂纹，用0 度通道探测水平裂纹和某些材质缺陷。由于裂纹相对于钢轨有一定的方向性，为防止漏检，钢轨超声波检测系统需要配置0 度通道、前向和后向45 度通道、前向和后向70 度通道，以分别检测不同方向的缺陷。

目前大多采用钢轨探伤车对在役钢轨进行周期性的检测，来满足在役钢轨快速检测的需求，钢轨探伤车主要采用两种超声传感器方式：轮式探头和滑靴式探头。

滑靴式探头适合应用于无缝线路，其超声换能器阵列可实现最短距离接近钢轨的布置，换能器阵列与钢轨踏面之间控制一定厚度耦合水层。检测时，超声波换能器发射的超声波通过耦合水层进入到钢轨内部，经过钢轨内部伤损的反射，再次透过耦合水层，被超声换能器接收，从而实现对钢轨内部伤损的检测。因滑靴式探头可最近距离的接触钢轨，最大程度缩短钢轨外部的声程，因而可实现较高速度的超声检测。

轮式探头（又称轮式换能器、探轮等）主要由超声波换能器架、超声波换能器组、线缆轴、光轴、转动及密封组件、法兰盘、柔性外膜及安装附件等组成。轮式探头可在换能器架上安装一个或者多个超声换能器，探头内部充满耦合介质，外部安装柔性外膜结构。检测时，柔性外膜结构在钢轨踏面上滚动，超声换能器组安装在轮轴上保持静止。超声波换能器发射的超声波经过轮内的耦合介质、外膜，然后进入到钢轨内部，当超声波检测到钢轨内部伤损时，声波在被钢轨内部伤损反射后，反射回波又经探轮外膜、轮内耦合液，再次被超声换能器接收。轮式探头在被检测介质表面持续滚动，从而实现了对被检测介质的不间断检测。

上述两种形式探头目前在钢轨探伤领域普遍运用，但两种形式探头因其结构的原因均存在应用的限制。

滑靴式探头适用于无缝的钢轨线路，其换能器面与钢轨踏面为面与面接触的摩擦结构，对钢轨踏面要求较高，在检测有缝钢轨线路时，采用滑靴式探头会出现探头与钢轨缝隙碰撞等问题。

轮式探头对钢轨踏面的要求相对滑靴式探头低，但因其内部超声波换能器架和超声波换能器组的结构原因，超声波换能器距离钢轨踏面较远，钢轨外部声程相对滑靴式探头较长，不适用于高速检测。

轮式探头与钢轨踏面接触面小，轮式探头内部换能器的超声波仅能通过探轮与钢轨踏面接触形成的较小区域进入被检测物。

此外,随着相控阵超声检测技术的发展,利用相控阵检测钢轨也在逐步的探索中。当轮式探头内部采用相控阵超声波换能器对钢轨进行扇扫时，因现有轮式探头与钢轨接触面过小，超声入射方向仅能与轮式探头的探轮轴线平行，相控阵扇扫入射面无法与轮式探头的探轮轴线成一定的夹角。

现有的轮式探头因为其本身结构的问题还存在超声换能器组更换不便，轮式探头不易密封，会出现探轮内部液体渗漏，进而出现充液不足影响轮式探头的使用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种用于超声波检测的组合轮式探头，使得超声波换能器与钢轨踏面距离缩短，减少钢轨外部声程，易于维修维护。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种用于超声波检测的组合轮式探头，包括透声带、转轮、探头装置、支座、蓄能缓冲连接装置和张紧轮；

所述的转轮安装于支座的两端，支座与外部检测设备连接；

所述的透声带为闭口椭圆环状结构，透声带套设于支座两端的转轮上，与转轮紧密配合；所述的张紧轮通过支座设置于透声带上方；所述的透声带由转轮和张紧轮配合，驱动其前进；

所述的探头装置通过蓄能缓冲连接装置与所述的支座连接，在蓄能缓冲连接装置的作用下与透声带的内侧面紧密贴合；探头装置的底部设置有耦合液容腔，使探头装置内的探头和透声带之间形成一个耦合液层。

进一步地，所述的蓄能缓冲连接装置为弹簧或者弹片。

进一步地，所述的探头装置通过底部凹槽的设置使得探头装置内的探头与透声带之间形成一个空腔，该空腔即为耦合液容腔；所述的探头装置上还设置有与耦合液容腔连通的入液口。

进一步地，所述的探头装置上还设置有弹簧和滚珠，滚珠通过弹簧安装于探头装置底部。

进一步地，所述透明带的横截面为上下对称设置的U型结构，透明带的U型结构形成耦合液蓄积槽。

进一步地，所述的探头装置的数目可根据需求进行增减配置。

进一步地，所述的探头装置可采用相控阵探头。

本发明的有益效果：本发明的组合轮式探头结构简单，满足了超声换能器与钢轨踏面的近距离接触，缩短钢轨外部的声程，可实现较高速度的超声检测，并且能够满足采用相控阵扇形扫查时，其扇形扫查入射面与轮式探头转轴成一定角度的布置需求；能够根据需求进行增减探头装置的配置，便于维修维护。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的A向剖视图。

图3为探头装置的结构示意图。

图4为带有滚珠的探头装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做详细说明。

如图1、图2所示，为本发明的一种用于超声波检测的组合轮式探头，包括透声带1、转轮2、探头装置3、支座4、蓄能缓冲连接装置5和张紧轮6；转轮2安装于支座4的两端，支座4与外部检测设备连接；透声带1为闭口椭圆环状结构，透声带1套设于支座4两端的转轮2上，与转轮2紧密配合；张紧轮6通过支座4设置于透声带1上方；透声带1由转轮2和张紧轮3配合，驱动其前进；探头装置3通过蓄能缓冲连接装置5与支座4连接，在蓄能缓冲连接装置5的作用下与透声带1的内侧面紧密贴合；探头装置3的底部设置有耦合液容腔7，使探头装置3内的探头和透声带1之间形成一个耦合液层。

本发明的蓄能缓冲连接装置5为弹簧或者弹片或者其他组合式结构，蓄能缓冲连接装置5可以使探头装置3紧密的贴合在透声带1的内侧，而且使探头装置3和钢轨踏面之间存在一定的预施加压力。

本发明的探头装置3通过底部凹槽的设置使得探头装置内的探头与透声带之间形成一个空腔，该空腔即为耦合液容腔；探头装置3上还设置有与耦合液容腔连通的入液口31。耦合液容腔7内充满耦合液，并通过入液口31补充耦合液，使得耦合液容腔内一直充满耦合液，保证探头与透声带耦合良好。

本发明的探头装置3上还设置有弹簧32和滚珠33，滚珠33通过弹簧32安装于探头装置底部；滚珠33使得探头装置的底面与透声带1间形成一定的间隙，同时在探头装置底面与透声带1内侧的耦合液，使得透声带1与探头间的摩擦更小，合适的耦合液厚度使得透声性能更好。

本发明的透声带1的横截面为上下对称设置的U型结构，透明带1的U型结构形成耦合液蓄积槽，探头装置3底部溢出的耦合液蓄积在透声带1的耦合液蓄积槽内，使探头装置下部处于液浸状态。

本发明的探头装置3的数目可根据需求进行增减配置。

本发明的组合轮式探头在工作过程中，与钢轨踏面之间存在一定的预施加压力，同时在工作过程中通过喷液的方式为之间添加耦合剂，使透声带1与钢轨踏面的良好耦合。

本发明的组合轮式探头中探头的数目可根据需求进行增减配置，并且当采用的探头为相控阵探头时，其扫查入射角度不受限制，即可满足相控阵扇扫入射方向与轨道平行，也可满足相控阵扇扫入射方向与轨道垂直。

上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。