基于交流电磁场检测技术的钢轨表面缺陷检测探头

1.本发明主要涉及缺陷无损检测领域，具体是一种新型的基于交流电磁场检测技术的钢轨表面缺陷检测探头。


背景技术：

2.交流电磁场检测(alternating current field measurement简称acfm)技术是一种通过对裂纹周围感应磁场的扰动进行检测，实现缺陷检出的电磁检测技术。基于其非接触测量、精度高等众多优势，可见acfm技术适用于钢轨表面缺陷的检测。基于acfm技术的检测探头的设计是整个检测系统的核心部分，对检测效果起关键作用。钢轨在役期间会产生上述的表面缺陷，表面裂纹和内部损伤的检出是轨道检测的重点，这对轨道交通的安全运转带来了隐患。人工检测存在效率低的显著缺乏，因此研究一款效率高、自动化程度高的轨道表面缺陷检测设备尤为关键。非接触式检测是指检测仪器无需接触到钢轨表面，通过对钢轨表面有关特征信号的提取进行缺陷检测的方法，这使得检测的效率以及自动化程度大大提升。本发明基于交流电磁场检测技术，设计一款专门针对钢轨表面缺陷检测探头。对于探头与钢轨表面贴合问题，基于对钢轨缺陷分布位置的调研以及钢轨踏面是对称的缘故，依照目前钢轨的尺寸参数，将外壳底部设计成和踏面区段的形状一致的弧面。采用多线圈传感器设计的阵列检测探头，有效增加检测范围，有效解决使用交流电磁场检测技术进行钢轨缺陷检测的难题。


技术实现要素：

3.本实用新型主要用于钢轨表面疲劳裂纹检测工作，针对钢轨结构的无损检测工作设计的新型交流电磁场缺陷检测探头。检测探头与钢轨外表面接触，通过多个检测线圈拾取缺陷信号，对钢轨表面结构进行扫查，可稳定持续地进行检测工作。为了实现上述检测效果，本实验新型提供如下技术方案：基于交流电磁场检测技术的钢轨表面缺陷检测探头，包括探头外壳、检测线圈、矩形磁芯、信号放大电路、16芯接头、励磁线圈、外壳盖子。所述探头外壳中设计有检测线圈安装槽、矩形磁芯安装槽及16芯接头安装口，所述励磁线圈缠绕在所述矩形磁芯中间部分，所述检测线圈放置于所述检测线圈安装槽内，所述矩形磁芯放置于所述矩形磁芯安装槽内，所述16芯接头通过插入所述16芯接头安装口安装在所述探头外壳上。所述信号放大电路可在所述探头外壳内部剩余空间自由布置。在内设安装完毕后，可将所述外壳盖子安装并固定在所述探头外壳上。
4.与传统钢轨缺陷检测探头相比，本实用新型优势在于：探头外壳底面设计为可与钢轨踏面紧密贴合的弧面，使检测过程平滑稳定，减少探头提离对信号的影响。同时采用阵列线圈传感器，降低制作成本，增加检测范围。选用矩形磁芯产生磁场信号，占用空间更小、结构紧凑、便于安装，这样更利于将磁芯紧密排布以近似贴合钢轨踏面的形状。
附图说明：
5.图1为本实用新型整体爆炸图；
6.图2为本实用新型内部结构图；
7.图3为本实用新型的整体示意图。
8.图中：探头外壳(1)，检测线圈(2)，矩形磁芯(3)，信号放大电路(4)，16芯接头(5)，励磁线圈(6)，外壳盖子(7)，被测钢轨试件(8)。
具体实施方式
9.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
10.请参阅图1、图2和图3，本实用新型提供一种技术方案：基于交流电磁场检测技术的钢轨表面缺陷检测探头，包括探头外壳(1)，检测线圈(2)，矩形磁芯(3)，信号放大电路(4)，16芯接头(5)，励磁线圈(6)，外壳盖子(7)。所述探头外壳(1)包含检测线圈安装槽(1.1)，矩形磁芯安装槽(1.2)，16芯接头安装口(1.3)。所述检测线圈(2)安装在所述检测线圈安装槽(1.1)中，所述矩形磁芯(3)安装在所述矩形磁芯安装槽(1.2)中，所述16芯接头(5)安装在所述16芯接头安装口(1.3)中。所述励磁线圈(6)缠绕在所述矩形磁芯(3)中间部分。所述信号放大电路(4)可在所述探头外壳(1)内部剩余空间自由布置。在内设安装完毕后，可将所述外壳盖子(7)安装并固定在所述探头外壳上，在检测探头组装完毕后与被测钢轨试件(8)踏面贴合放置。
11.工作原理：在使用进行钢轨表面结构缺陷检测时，将所述探头外壳(1)的检测曲面与所述被测钢轨试件(8)踏面的内侧(或外侧)相贴合如图(3)所示。检测探头会沿所述被测钢轨试件(8)踏面前进扫查至检测工作所要求的达到的检测长度。在所述被测钢轨试件(8)踏面一侧的检测工作完成后，可将检测探头换至所述被测钢轨试件(8)另一侧的待检测区域，进行另一侧的检测工作。两次扫查，即可覆盖所述被测钢轨试件(8)踏面的全部检测区域。检测过程中，所述16芯接头(5)会与信号采集设备与信号激励设备连接，激励电信号在通入所述励磁线圈(6)后，会在所述矩形线圈(3)中产生磁场。进一步地，所述矩形线圈(3)会在所述被测钢轨试件(8)踏面上感应出均匀磁场信号。均匀磁场随着探头沿着所述被测钢轨试件(8)踏面前进，当经过缺陷区域时，均匀磁场会在缺陷处产生畸变。此时产生的磁场畸变信号会被所述检测线圈(2)拾取并将该畸变信号传递给所述信号放大电路(4)。进一步地，放大后的畸变磁场信号再经由所述16芯接头(5)传输至信号采集设备，最后上位机将处理分析过的缺陷信号显示在人机界面上，完成了钢轨表面缺陷的检测工作。
12.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.基于交流电磁场检测技术的钢轨表面缺陷检测探头，其特征是，包括探头外壳(1)，检测线圈(2)，矩形磁芯(3)，信号放大电路(4)，16芯接头(5)，励磁线圈(6)，外壳盖子(7)；所述探头外壳(1)包含检测线圈安装槽(1.1)，矩形磁芯安装槽(1.2)，16芯接头安装口(1.3)；所述检测线圈(2)安装在所述检测线圈安装槽(1.1)中，所述矩形磁芯(3)安装在所述矩形磁芯安装槽(1.2)中，所述16芯接头(5)安装在所述16芯接头安装口(1.3)中；所述励磁线圈(6)缠绕在所述矩形磁芯(3)中间部分；所述信号放大电路(4)可在所述探头外壳(1)内部剩余空间自由布置；所述外壳盖子(7)最后安装并固定在所述探头外壳(1)上。

技术总结
基于交流电磁场检测技术的钢轨表面缺陷检测探头，包括探头外壳、检测线圈、矩形磁芯、信号放大电路、16芯接头、励磁线圈、外壳盖子。所述探头外壳中设计有检测线圈安装槽、矩形磁芯安装槽及16芯接头安装口，所述励磁线圈缠绕在所述矩形磁芯中间部分，所述检测线圈放置于所述检测线圈安装槽内，所述矩形磁芯放置于所述矩形磁芯安装槽内，所述16芯接头通过插入所述16芯接头安装口安装在所述探头外壳上。所述信号放大电路可在所述探头外壳内部剩余空间自由布置。在内设安装完毕后，可将所述外壳盖子安装并固定在所述探头外壳上。子安装并固定在所述探头外壳上。子安装并固定在所述探头外壳上。


技术研发人员：王汉 赵建超 李伟 袁新安 赵建明 陈钦禹
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2022/9/26