电磁层析毫米波雷达在线钢轨探伤装置及方法与流程

本发明涉及钢轨缺陷检测技术领域，具体涉及一种电磁层析毫米波雷达在线钢轨探伤装置及方法。

背景技术：

钢轨作为重要的轨道交通基础设施，长期承受车轮载荷，钢轨轨头及表面很容易出现疲劳裂纹，有可能会造成轨道断裂，引起重大安全事故。因此，需要经常对钢轨进行缺陷与裂纹检测，防止事故发生。

目前钢轨的检测多用超声法进行检测，超声检测探测深度深，可以检测出从钢轨头部到底部的大部分缺陷，而且检测精度较高，但其需要耦合剂，且需要与钢轨密切接触的特点使其速度难以提高，从而难以实现高速在线应用。另外，超声法无法对钢轨表面及浅表的缺陷进行有效的检测，存在着检测盲区。

随着高速列车日运行次数的增加以及对其运行安全的日趋重视，钢轨探伤的频率与探伤精度要求必将不断的提高。因此迫切的需要一种高速、便捷、高精度、低成本的探伤方法，且能直观的显示出钢轨的缺陷位置。

电磁层析钢轨探伤技术是基于电磁感应原理发展而来的一种新型涡流检测技术。通过向嵌入在传感器内的激励线圈注入交变电压，会在导电物质表面产生涡流，涡流会诱导产生出二级磁场，对主磁场产生调制作用，使主磁场发生畸变。同时，检测线圈会采集到检测电压值，通过对检测电压值进行信号处理，即可直观的显示出钢轨缺陷的位置。因此，是一种很有发展前景的钢轨探伤方法。

但是，电磁层析钢轨探伤技术检测的是钢轨浅表面的缺陷，无法检测钢轨表面的缺陷，检测不够全面完整，并且许多钢轨表面探伤方法(比如磁粉探伤方法等)受到环境的影响较大，无法稳定精确的获得表面的缺陷情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够全面、完整的对钢轨进行探伤的电磁层析毫米波雷达在线钢轨探伤装置及方法，以解决上述背景技术中的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供的一种用于电磁层析毫米波雷达在线钢轨探伤装置，该装置包括l型传感器支架，所述l型传感器支架上设有电磁传感器组和毫米波雷达传感器组；所述l型传感器支架包括与所述钢轨的踏面相对应的横板和与所述钢轨的侧面相对应的竖板；

所述电磁传感器组包括多个电磁传感器装置，所述毫米波雷达传感器组包括多个毫米波雷达传感器装置；

所述的电磁传感器装置，包括多个激励线圈和多个检测线圈；

所述电磁传感器装置和所述毫米波雷达传感器均通过数据通信模块连接上位机。

优选地，所述的毫米波雷达传感器装置采用24ghz、60ghz或77ghz频段的毫米波雷达传感器中的一种。

优选地，所述的激励线圈和所述检测线圈由铜线绕制而成。

优选地，所述电磁传感器的激励方式为单频激励或多频激励。

优选地，所述的l型传感器支架由尼龙塑料、铝型材或不锈钢中的一种一体制成。

另一方面，本发明提供一种利用上述装置进行钢轨探伤的方法，该方法包括：使用电磁传感器装置检测钢轨踏面和侧面的浅表面伤痕数据信息；

使用毫米波雷达传感器装置检测钢轨踏面和侧面的表面伤痕数据信息；

根据浅表面伤痕数据信息和表面伤痕数据信息，利用特定的钢轨成像算法，得到当时钢轨浅表面和表面的损伤情况，并进行缺陷情况的报告及可视化处理。

本发明有益效果：毫米波雷达发射的电波波长很短，具有很好的方向性和穿透性，因此在检测钢轨缺陷时不受风霜雨雪等其他环境因素的影响，能够直达钢轨表面，具有良好的稳定性和准确性，补足了电磁层析钢轨探伤的不足之处，提高了钢轨检测的全面性和完整性。

集合了电磁探伤和毫米波雷达探伤方法，能够对钢轨踏面和侧面的表面和浅表面的伤损进行随车高效快速的检测，实现了探伤的全面性、完整性和实时性。与现有技术的漏磁法和渗透技术相比，本发明所述的探伤装置对环境的适应能力强，探伤的可靠度高。与现有技术的射线探伤装置相比，本发明所述的探伤装置具有无辐射的特点。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明实施例所述的电磁层析毫米波雷达在线钢轨探伤装置在钢轨上的装配位置示意图。

图2为本发明实施例所述的电磁层析毫米波雷达在线钢轨探伤装置结构图。

图3为本发明实施例所述的电磁层析毫米波雷达在线钢轨探伤装置工作流程图。

其中：1-l型传感器支架；2-电磁传感器组；3-毫米波雷达传感器组；4-横板；5-竖板；6-电磁传感器装置；7-毫米波雷达传感器装置；8-钢轨踏面；9-钢轨侧面。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。应该理解，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接，使用的措辞“和/或”包括一个或多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

实施例

如图1至图2所示，本发明实施例提供了一种用于电磁层析毫米波雷达在线钢轨探伤装置，包括l型传感器支架1，所述l型传感器支架1上设有电磁传感器组2和毫米波雷达传感器组3；所述l型传感器支架1包括与所述钢轨的踏面相对应的横板4和与所述钢轨的侧面相对应的竖板5；

所述电磁传感器组2包括多个电磁传感器装置6，所述毫米波雷达传感器组3包括多个毫米波雷达传感器装置7；

所述的电磁传感器装置，包括多个激励线圈和多个检测线圈；

所述电磁传感器装置和所述毫米波雷达传感器均通过数据通信模块连接上位机。

所述的毫米波雷达传感器装置采用24ghz、60ghz或77ghz频段的毫米波雷达传感器中的一种。

所述的激励线圈和所述检测线圈由铜线绕制而成。

所述电磁传感器的激励方式为单频激励或多频激励。

所述的l型传感器支架由尼龙塑料、铝型材或不锈钢中的一种一体制成。

本发明实施例所述的电磁层析毫米波雷达在线钢轨探伤装置，需安装在列车底部，进行实时检测钢轨踏面8和侧面9的缺陷。

本发明的实施整体设计及连接组成主要包括l型传感器支架1，传感器模块1(即电磁传感器组2)，传感器模块2(即毫米波雷达传感器组3)。

本发明装置随着列车的运行，实时对钢轨进行检测。如图2所示，电磁层析毫米波雷达钢轨探伤装置，l型传感器支架连接了传感器模块1和传感器模块2。传感器模块1包括了电磁传感器装置，传感器模块2包括了毫米波雷达传感器装置。电磁传感器装置包括了电磁传感器、激励模块、信号采集模块以及数据通信模块。电磁传感器包括了激励线圈若干个和检测线圈若干个。

如图3所示，利用本发明实施例所述的装置进行钢轨探伤时，在列车的运行过程中，电磁传感器中的激励模块将产生的交变信号通过激励线圈产生磁场，钢轨踏面和侧面感应产生涡流，生成二级磁场，形成了两个磁场的共同叠加而成的磁场，信号采集模块采集检测线圈的电压，即可采集到钢轨踏面和侧面的损伤数据，最后通过数据通信模块，将采集到的信息通过无线或者有线的方式打包传送给上位机。在电磁传感器工作的同时，毫米波雷达传感器也一同工作。毫米波雷达传感器通过发射毫米波，到达钢轨表面，再由毫米波雷达传感器的接收器接受反射回来的毫米波，得到钢轨表面的损伤数据，最后通过有线或者无线的方式，将得到的钢轨损伤数据上传给上位机。

上位机根据接收到的两类钢轨损伤数据，利用特定的钢轨成像算法，得到当时钢轨浅表面和表面的损伤情况，并进行缺陷情况的报告及可视化处理。列车运行的路段所经过的钢轨均能在本发明装置的检测下得到准确的探伤情况，实现了钢轨的在线探伤，同时也消除了钢轨探伤的盲区，实现了钢轨探伤的全面性和完整性。

通过本发明的在线钢轨探伤装置，可以在列车运行过程中对钢轨踏面和钢轨侧面的表面和浅表面进行稳定的检测，大大提高了钢轨探伤的完整性、准确性、稳定性和实时性。

综上所述，本发明实施例通过利用毫米波雷达发射的电波具有很好的方向性和穿透性的特点，在检测钢轨缺陷时不受风霜雨雪等其他环境因素的影响，能够直达钢轨表面，具有良好的稳定性和准确性，补足了电磁层析钢轨探伤的不足之处，提高了钢轨检测的全面性和完整性。

集合了电磁探伤和毫米波雷达探伤方法，能够对钢轨踏面和侧面的表面和浅表面的伤损进行随车高效快速的检测，实现了探伤的全面性、完整性和实时性。与现有技术的漏磁法和渗透技术相比，本发明所述的探伤装置对环境的适应能力强，探伤的可靠度高。与现有技术的射线探伤装置相比，本发明所述的探伤装置具有无辐射的特点。

本领域普通技术人员可以理解：本发明实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。