一种实现钢轨缺陷超声自动探伤的装置

1.本实用新型是涉及一种实现钢轨缺陷超声自动探伤的装置，属于钢轨损伤检测技术领域。


背景技术：

2.钢轨作为铁路运输的重要承载部件，随着列车载重的不断增加、服役年限的增长，钢轨会逐渐产生损伤，甚至发生断裂，从而严重危及列车的行车安全。扩展较快的钢轨裂纹是影响铁路安全运输的主要危险源之一，因此，及时检测出钢轨裂纹等损伤对于保障铁路的安全运营具有重要意义。
3.目前的钢轨损伤检测设备主要是基于声发射法、磁粉检测法、涡流检测法、漏磁检测法、射线检测法和机器视觉检测法等开发出的，这些检测装置尚未满足钢轨损伤的快速、安全、可靠的检测需求，且不能实现钢轨损伤的定量化表征，易于出现漏检情况。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种实现钢轨缺陷超声自动探伤的装置。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种实现钢轨缺陷超声自动探伤的装置，包括与钢轨相适配的探伤推车，所述探伤推车包括推车车身、水平设于推车车身底部的推车底座和四组对称设于推车底座底部左右两侧的底轮，所述推车底座的顶部设有信号分析装置和超声信号激发源，所述推车底座的底部设有均能在竖直方向伸缩的换能器伸缩固定架和采集卡伸缩固定架，所述换能器伸缩固定架和采集卡伸缩固定架的底部分别对应连接有超声换能器和回波采集卡，所述超声换能器与超声信号激发源信号连接，所述回波采集卡与信号分析装置信号连接，每组底轮的两侧均设有与钢轨轨腰相适配的辅正机构。
7.一种实施方案，所述辅正机构由固定式辅正机构和非固定式辅正机构组成，其中：所述固定式辅正机构位于底轮的内侧、推车底座的底部，并与推车底座固定连接；所述非固定式辅正机构位于底轮的外侧、推车底座的侧壁，并与推车底座可转动连接。
8.进一步实施方案，所述固定式辅正机构和非固定式辅正机构均包括辅正架和设于辅正架上的辅正侧轮，所述辅正架均包括竖直部和设于竖直部的底部的倾斜部，所述倾斜部向着底轮的方向均倾斜向上，所述辅正侧轮均设于倾斜部的末端，并且，固定式辅正机构中的辅正架的顶部与推车底座之间固定连接，非固定式辅正机构中的辅正架的顶部与推车底座之间可转动连接。
9.一种优选方案，所述非固定式辅正机构中的辅正架上设有调节旋钮，该辅正架在调节旋钮的驱动下能相对于推车底座转动。
10.一种实施方案，在推车底座的顶部设有移动电源。
11.一种实施方案，所述回波采集卡上设有基于mems传感器的超声阵列，所述超声阵
列与回波采集卡信号连接。
12.一种实施方案，所述超声换能器和回波采集卡各自有两个，两个超声换能器和两个回波采集卡均对称分布于推车底座的底部两侧。
13.一种实施方案，所述信号分析装置为pc机。
14.相较于现有技术，本实用新型的有益技术效果在于：
15.本实用新型提供的实现钢轨缺陷超声自动探伤的装置，为推车式，工作人员将其放置于钢轨上后可推动探伤推车沿着钢轨行走，在推动过程中能实现对钢轨缺陷进行自动探伤和可视化表征，且具有检测速度快、精度高、可靠性好等优点，能为钢轨检修提供有效途径；因此，本实用新型具有显著应用价值。
附图说明
16.图1是本实用新型实施例提供的一种实现钢轨缺陷超声自动探伤的装置的正视图；
17.图2是本实用新型实施例提供的一种实现钢轨缺陷超声自动探伤的装置的侧视图；
18.图3是本实用新型实施例提供的一种实现钢轨缺陷超声自动探伤的装置的俯视图；
19.图4是本实用新型实施例提供的一种实现钢轨缺陷超声自动探伤的装置放在钢轨上的示意图(图中箭头方向为探伤推车前进方向)；
20.图中标号示意如下：1、钢轨；2、探伤推车；21、推车车身；22、推车底座；23、底轮；3、信号分析装置；4、超声信号激发源；5、换能器伸缩固定架；6、采集卡伸缩固定架；7、超声换能器；8、回波采集卡；9、固定式辅正机构；91、固定式辅正机构中的辅正架；911、固定式辅正机构中的竖直部；912、固定式辅正机构中的倾斜部；92、固定式辅正机构中的辅正侧轮；10、非固定式辅正机构；101、非固定式辅正机构中的辅正架；1011、非固定式辅正机构中的竖直部；1012、非固定式辅正机构中的倾斜部；102、非固定式辅正机构中的辅正侧轮；103、调节旋钮；11、移动电源；12、承载板。
具体实施方式
21.以下将结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步清楚、完整地描述。
22.实施例
23.请结合图1至图4所示：本实用新型提供的一种实现钢轨缺陷超声自动探伤的装置，包括与钢轨1相适配的探伤推车2，所述探伤推车2包括推车车身21、水平设于推车车身21底部的推车底座22和四组对称设于推车底座22底部左右两侧的底轮23，所述推车底座22的顶部设有信号分析装置3和超声信号激发源4，所述推车底座22的底部设有均能在竖直方向伸缩的换能器伸缩固定架5和采集卡伸缩固定架6，所述换能器伸缩固定架5和采集卡伸缩固定架6的底部分别对应连接有超声换能器7和回波采集卡8，所述超声换能器7与超声信号激发源4信号连接，所述回波采集卡8与信号分析装置3信号连接，每组底轮23的两侧均设有与钢轨1轨腰相适配的辅正机构，所述辅正机构由固定式辅正机构9和非固定式辅正机构10组成，所述固定式辅正机构9位于底轮23的内侧、推车底座22的底部，并与推车底座22之
间固定连接，所述非固定式辅正机构10位于底轮23的外侧、推车底座22的侧壁，并与推车底座22之间可转动连接。
24.本实施例中，所述固定式辅正机构9和非固定式辅正机构10均包括辅正架91/101和设于辅正架91/101上的辅正侧轮92/102，所述辅正架91/101均包括竖直部911/1011和设于竖直部911/1011的底部的倾斜部912/1012，所述倾斜部912/1012向着底轮23的方向均倾斜向上，所述辅正侧轮92/102均设于倾斜部912/1012的末端，其中，固定式辅正机构中的辅正架91的顶部与推车底座22之间固定连接，非固定式辅正机构中的辅正架101的顶部与推车底座22之间可转动连接。使用的时候，所述固定式辅正机构9和非固定式辅正机构10均可以夹在钢轨1轨腰上，从而可防止位于固定式辅正机构9与非固定式辅正机构10之间的底轮23在钢轨1上行走的过程中走偏，从而起到导向作用。
25.本实施例中，所述非固定式辅正机构中的辅正架101上设有调节旋钮103，该辅正架101在调节旋钮103的驱动下能相对于推车底座22转动，进而使得辅正侧轮102相对于推车底座22转动，最终使得非固定式辅正机构10与推车底座22之间角度可调节，便于探伤推车2在钢轨1上的安装和移出。例如：在将本实用新型所述装置安装上钢轨1的过程中，初始时非固定式辅正机构中的辅正架101与垂直面(即推车底座22的侧面)夹角呈60
°
，当辅正侧轮102卡入钢轨1内侧后，通过拧转调节旋钮103将辅正架101转至垂直位置使辅正侧轮102卡入钢轨1轨腰；在将所述装置从钢轨1上拆卸的过程中，初始时辅正架101位于垂直面，通过拧转调节旋钮103将辅正架101转至与垂直面夹角呈60
°
，即可将所述装置从钢轨上移出。
26.调节旋钮103采用市售产品即可，调节旋钮103与辅正架101和推车底座22之间的连接采用现有方式即可，只要其可以驱动辅正架101相对于推车底座22转动即可，例如：调节旋钮103固定在辅正架101上，调节旋钮103的本体与辅正架101一体化设计，调节旋钮103内部的旋转轴上装配齿轮，辅正架101内部设有与齿轮相啮合的啮合部，旋转调节旋钮103即可通过啮合运动来驱动辅正架101转动(这部分属于现有技术，此处就不再一一赘述)。
27.本实施例中，所述推车底座22的顶部设有移动电源11，以实现对所述装置进行移动供电。所述推车车身21顶部设有把手(图中省略标记)，以便于工作人员水平推动所述装置以改变检测位置。
28.本实施例中，所述信号分析装置3为pc机，可以是台式计算机，也可以是笔记本电脑或平板电脑。
29.本实施例中，所述回波采集卡8上设有基于mems传感器的超声阵列，所述超声阵列与回波采集卡8信号连接。安装的时候，回波采集卡8和超声阵列共同安装于采集卡伸缩固定架6的底部，因此，图中省略超声阵列的标识，超声阵列采用市售产品即可。
30.本实施例中，所述超声换能器7和回波采集卡8各自有两个，两个超声换能器7和两个回波采集卡8均对称分布于推车底座22的底部两侧，便于全面的对钢轨1进行检测。所述超声换能器7和回波采集卡8均采用市售产品即可，回波采集卡8内置a/d模块。所述超声换能器7用于向钢轨1发射超声波。所述回波采集卡8用于接收在钢轨1内传播的超声波，并通过内置的a/d模块转换成数字信号后传输至信号分析装置3。安装的时候，所述超声换能器7和回波采集卡8的四周使用透明聚丙烯材料进行遮挡，以防止外界磕碰损伤。
31.本实施例中，所述换能器伸缩固定架5和采集卡伸缩固定架6均采用市售产品即可，所述换能器伸缩固定架5和采集卡伸缩固定架6分别用于调整超声换能器7和回波采集
卡8与待检测钢轨1表面之间的距离，只要其能够在竖直方向上可以自动伸缩即可。换能器伸缩固定架5底部可转动的水平设有用于承载超声换能器7的承载板12，承载板12可绕换能器伸缩固定架5作圆周转动，安装的时候，超声换能器7卡在承载板12上，通过转动承载板12即可调节超声换能器7底部与钢轨1表面的夹角。
32.采用本实用新型所述装置实现钢轨缺陷超声自动探伤的操作，包括如下步骤：
33.a)将信号分析装置3、超声信号激发源4固定在推车底座22的顶部，将超声换能器7、回波采集卡8分别通过换能器伸缩固定架5和采集卡伸缩固定架6固定在推车底座22的底部，通过传输线连接好超声信号激发源4与超声换能器7之间的线路，以及回波采集卡8与信号分析装置3之间的线路，使得超声换能器7与超声信号激发源4信号连接，回波采集卡8与信号分析装置3信号连接；将探伤推车2推动至钢轨1处，转动非固定式辅正机构10，使非固定式辅正机构10相对推车底座22的侧部转动一定的角度(具体为：拧转调节旋钮103，使辅正架101与垂直面夹角呈60
°
)，以便于将探伤推车2放置钢轨1上，放置的时候，先探伤推车2的四组底轮23平稳地置于两侧钢轨1上，此时固定式辅正机构9则正好卡在钢轨1内侧的轨头和轨腰的交汇处，调节非固定式辅正机构10，使非固定式辅正机构10相对于固定式辅正机构9卡在钢轨1外侧的轨头和轨腰的交汇处(具体是，拧转调节旋钮103，使辅正架101与固定式辅正机构9中的辅正架91一样处于垂直状态)，如此，固定式辅正机构9和非固定式辅正机构10即可从两侧夹在钢轨1上(辅正侧轮92/102的存在则在保证固定式辅正机构9和非固定式辅正机构10夹住钢轨1的同时与钢轨1之间滚动连接)，工作人员沿着钢轨1水平推动探伤推车2，确认底轮23、固定式辅正机构9和非固定式辅正机构10的辅正侧轮92/102均匀平稳地接触钢轨表面，确认在推动过程中底轮23、辅正侧轮92/102和钢轨1无碰撞，至此，装置组装完成；
34.b)工作人员推动探伤推车2，随着探伤推车2的移动，超声信号激发源4向超声换能器7施加激励信号，超声换能器7通过非接触的方式向钢轨1发射超声波，超声波在钢轨1内传播，并在钢轨损伤处形成超声散射波被回波采集卡8采集，回波采集卡8将采集的超声回波信号传输至信号分析装置3，因信号分析装置3内安装有商用的信号处理软件(例如，matlab软件)，因此可对回波信号进行数据存储与信息处理，然后采用现有的成像技术即可获取检测区域的钢轨1的内部图像，通过比对获取的图像和标准图像，即可判断钢轨1是否存在缺陷，从而完成对钢轨缺陷的超声自动探伤。
35.本实用新型所述装置为推车式，无需另外安装在巡检车上，工作人员可以自行推动所述装置沿着钢轨行走，在推动过程中即可实现对钢轨缺陷进行自动探伤和可视化表征，具有检测速度快、精度高、可靠性好等优点，能为钢轨检修提供有效途径。
36.最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。