一种超声波换能器安装检测装置的制作方法

本实用新型涉及超声导波
技术领域：
，特别是涉及一种超声波换能器安装检测装置。
背景技术：
：随着社会经济的迅速发展和人们对生活质量要求的提高，轨道交通在人们生活中占据着越来越重要的地位。轨道是铁路交通中列车运行的基础，它直接承受着来自机车车辆的荷载的重复作用力，同时，因为钢轨自身材质和结构的原因，再加上人为和外部自然环境因素的影响，钢轨易产生不同形式的损伤，严重影响列车的行车安全。为避免列车在行进过程中发生重大交通事故，造成人员伤亡和重大经济损失，对在役钢轨进行断轨检测很有必要。超声波检测技术作为常用的无损检测手段之一，虽然技术已经成熟，但使用超声波探伤时需要对待检测工件进行逐点扫描，检测速度慢并且所需设备复杂。超声导波是被限制在波导(薄板、管道、钢轨)内传播的超声波。相比于传统的超声波检测技术，超声导波检测技术具有检测速度快、沿传播路径衰减小、传播距离远、检测效率高等优点。因此，超声导波在断轨检测中的应用成为当下断轨检测的热门之一。目前，利用超声导波进行断轨检测时，同一条线路上不同区段之间的换能器安装差异会导致轨道状态判断变的复杂，接收端不能收到有效信号或者接收信号幅度小，误报率增加，不利于断轨识别。因此，急需一种超声波换能器安装检测装置。技术实现要素：本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种超声波换能器安装检测装置，解决由于换能器安装差异，如与钢轨贴合不到位等，引起的接收端不能收到有效信号或者接收信号幅度小的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种超声波换能器安装检测装置，包括检测仪和接收换能器，所述检测仪包括pcb板，所述pcb板上电接有电源模块、超声波接收模块、超声波发射模块、电压检测模块、主控芯片、显示模块，所述电源模块用于为所述超声波接收模块、超声波发射模块、主控芯片、显示模块提供电能，所述主控芯片电连所述显示模块，所述超声波接收模块、超声波发射模块、电压检测模块均与所述主控芯片电连；所述超声波发射模块通过导线连接待检测的超声波换能器，所述接收换能器通过导线连接所述超声波接收模块；还包括换能器安装件，所述接收换能器外侧固定连接一安装块，所述安装块上设有至少一个的螺纹孔，所述换能器安装件包括安装槽，所述安装槽直径大于所述安装块直径，所述安装槽上对应所述安装块置于安装槽内时螺纹孔的位置匹配设置固定螺杆，所述固定螺杆与所述安装槽活动连接，所述安装槽外侧连接一磁铁片。作为优选，所述接收换能器包括壳体，所述壳体由前金属壳体和后金属壳体连接组成，一中心螺杆穿过所述壳体的中心，所述壳体内设有压电元件，所述压电元件中心铺设一层夹铝片，所述压电元件电连电极片。作为优选，所述压电元件为压电陶瓷。作为优选，所述显示模块为触摸输入显示屏或led显示屏。作为优选，所述安装槽外侧与所述磁铁片连接形成一体。作为优选，所述超声波接收模块包括依次电连的滤通单元和a/d转换单元，所述a/d转换单元与所述主控芯片电连接。作为优选，所述固定螺杆与所述安装槽螺纹连接。有益效果在于：本实用新型的一种超声波换能器安装检测装置，通过检测仪激励待检测换能器，通过距离待测换能器一定距离处使用接收换能器接收导波信号，对接收到的信号进行滤波、信号转换处理后得到电压值，通过判断电压值的波动范围来识别换能器的安装效果，进而可实时调试使得换能器的安装合格。另外，本实用新型结构简单，利于携带，接收换能器通过安装件上的磁铁安装于铁轨上，安装简单方便且相对稳定，有效地提升了换能器的安装检测调试工作的效率。附图说明为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1为本实用新型一种超声波换能器安装检测装置的结构示意图；图2为本实用新型一种超声波换能器安装检测装置的检测仪的结构图；图3为本实用新型一种超声波换能器安装检测装置的换能器安装件的安装原理示意图；图4为本实用新型一种超声波换能器安装检测装置的接收换能器的剖视图；图5为本实用新型一种超声波换能器安装检测装置的原理框图；图中，1为pcb板，2为电源模块，3为超声波接收模块，4为超声波发射模块，5为电压检测模块，6为主控芯片，7为显示模块，8为接收换能器，801为前金属壳体，802为金属壳体，803为中心螺杆，804为压电元件，805为夹铝片，806为电极片，9为超声波换能器，10为换能器安装件，101为安装槽，102为固定螺杆，103为磁铁片，11为安装块，12为螺纹孔，13为检测仪，14为铁轨。具体实施方式现在结合说明书附图对本实用新型做进一步的说明。本实用新型实施例，如图1所示的，一种超声波换能器安装检测装置，包括检测仪13和接收换能器8，如图2～图3所示的，所述检测仪13包括pcb板1，所述pcb板1上电接有电源模块2、超声波接收模块3、超声波发射模块4、电压检测模块5、主控芯片6、显示模块7，所述电源模块2用于为所述超声波接收模块3、超声波发射模块4、电压检测模块5、主控芯片6、显示模块7提供电能，所述主控芯片6电连所述显示模块7，所述超声波接收模块3、超声波发射模块4、电压检测模块5均与所述主控芯片6电连；所述超声波发射模块4通过导线连接待检测的超声波换能器9，所述接收换能器8通过导线连接所述超声波接收模块3；还包括换能器安装件10，所述接收换能器8外侧固定连接一安装块11，所述安装块11上设有至少一个的螺纹孔12，所述换能器安装件10包括安装槽101，所述安装槽101直径大于所述安装块11直径，所述安装槽101上对应所述安装块11置于安装槽内时螺纹孔12的位置匹配设置固定螺杆102，所述固定螺杆102与所述安装槽101活动连接，所述安装槽101外侧连接一磁铁片103。本实用新型实施例，主要是应用于安装在铁轨14上的超声波换能器9的安装检测，具体工作过程以及原理如下。首先最开始需要安装接收换能器8在铁轨14上，接收换能器8通过安装块11放置于安装槽101内，然后由固定螺杆102配合安装块11上设有的至少一个的螺纹孔12将接收换能器8固定于安装槽101内，随后通过磁铁片103经磁力吸附在铁轨14上，完成接收换能器8的安装。完成安装后，开始进行安装检测。参照图5所示的原理框图，由超声波发射模块4向超声波换能器9发射一个激励信号至超声波换能器9，超声波换能器9发出的超声导波由铁轨14传输至接收换能器8，接收换能器8发出超声信号至超声波接收模块3，超声波接收模块3将信号转换为电信号由主控芯片6传输到电压检测模块5检测该电信号的电压后传输至主控芯片6进行信号处理。安装检测进行多次，即主控芯片6获得多个电压值。信号处理主要是判断电压值，若电压值为0则判断为安装有误或者超声波换能器9故障。如果多个电压值的信号幅度范围在一定范围之内，则判定换能器安装合格。具体范围根据接收换能器8与超声波换能器9之间的距离确定。本实用新型实施例，提供一种接收换能器8的具体结构，如图4所示，所述接收换能器8包括壳体，所述壳体由前金属壳体801和后金属壳体802连接组成，一中心螺杆803穿过所述壳体的中心，所述壳体内设有压电元件804，所述压电元件804中心铺设一层夹铝片805，所述压电元件804电连电极片806。该结构是一种中间夹铝片式的接收换能器来发射和接收超声导波。作为优选的实施方式，所述压电元件804为压电陶瓷。作为优选的实施方式，为了便于操作和使用，所述显示模块7为触摸输入显示屏或led显示屏。作为优选的实施方式，为了便于接收换能器8的安装，所述安装槽101外侧与所述磁铁片103连接形成一体。作为优选的实施方式，考虑到超声导波中存在其他的杂乱信号或者其他波段的信号会干扰到电信号的电压检测，因而对超声波接收模块3进行了优选设计，增加了滤通单元301，如图5所示，所述超声波接收模块3包括依次电连的滤通单元301和a/d转换单元302，所述a/d转换单元302与所述主控芯片6电连接。作为优选的实施方式，所述固定螺杆102与所述安装槽101螺纹连接。将本实用新型实施例中的超声波换能器安装检测装置运用于超声导波断轨检测系统，主要是应用于重庆-成都线路中部分轨道区间。由于超声导波断轨检测系统所使用换能器的激励电压为1500v，而检测仪在检测换能器安装过程中不需要如此大的激励电压，因此采用500v作为换能器的激励电压。本实施例进行了两组对比实验，第一组采用1500c电压激励超声波换能器9，分别得到的1m处接收信号与1km处接收信号，获得1500v激励电压下1m处接收信号与1km接收信号的对应关系；第二组在换能器相同的安装条件下，在1m处得到500v和1500v两种不同激励电压下的接收信号，获得相同距离时不同激励电压下接收信号的对应关系。实验测得的具有代表性的数据如表1所示。表1不同激励电压下与不同传输距离下接收信号峰值对比根据实验返回的大量数据，当换能器安装合格时，不同距离不同激励电压下接收到的幅度范围如表2所示。检测距离500v激励电压1500v激励电压1m0.9v～1.1v(安装合格)5.3v～5.5v1km1.1v～1.3v(放大后)表2不同距离不同激励电压下接收到的幅度范围本实用新型实施例主要是根据信号的幅度范围来确定换能器是否安装合格的。在1m的检测距离内，接收到的信号幅度范围在0.9v～1.1v认为换能器安装合格。以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。当前第1页1 2 3