專利名稱：一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部的超聲探傷裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無損檢測裝置，特別是涉及一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部的 超聲探傷裝置。
背景技術：
無損檢測(nondestructive test,NDT)是對材料或工件實施一種不損害或不影響 其未來使用性能或用途的檢測手段。運用無損檢測技術，能發現材料或工件內部和表面所 存在的缺陷，能測定材料或工件的內部組成、結構、物理性能和狀態等。無損檢測技術現已 被廣泛地應用于各個領域中，比如制造業、航天航空、石油化工和鐵路運輸等領域中。在現有的無損檢測方式中，超聲波檢測就是無損檢測中的一種，超聲檢測(UT)是 利用超聲波在被檢測材料中傳播時，材料的聲學特性和內部組織的變化對超聲波的傳播產 生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結構變化。在超聲 波進入物體遇到缺陷時，一部分聲波會產生反射，發射和接收器通過對反射波進行分析，就 能夠發現隱藏在被檢測材料內部的缺陷。隨著我國國民經濟的快速發展，作為國民經濟命脈之一的鐵路運輸也經歷了數次 的大提速，而每一次的提速都對機車車輛的行車安全提出了更高的要求。鐵道車輛輪軸是 機車車輛的一個重要部件，車輛輪軸經過一段時間的使用后，由于應力集中或疲勞的緣故， 輪軸會產生肉眼難以看到的細小裂紋等缺陷，如不能及時發現，就會產生大裂紋而造成輪 軸的損壞，并進而影響列車的行車安全，因而及時地對車輛輪軸進行缺陷檢測是確保鐵路 行車安全的重要保障之一。我國鐵道車輛輪軸超聲波探傷已有三十多年歷史。通過多年來的研究以及現場經 驗積累，鐵路系統逐步形成了完整的超聲波探傷方法和探傷工藝規程，為保障車輛安全運 行做出了重要貢獻。當前鐵路系統已經開始采用自動探傷系統檢測輪軸。如圖1所示，對于輪軸鑲入 部10'，通常采用雙通道超聲檢測，即，配置掃查角度不同的兩種探頭即探頭1Γ和探頭 12'，以分別對應于檢測輪軸鑲入部10'的內側和外側。但是，由于輪軸鑲入部10'具有 一定的長度，對于探頭11'和探頭12'來說，其檢測區域有一定的寬度，如果探頭1Γ和 探頭12'不移動的話，就無法實現對檢測區域的完整檢測，因此，為了保證不漏檢，在機械 結構上引入了龍門吊的形式，在輪軸旋轉的同時，還要讓探頭1Γ和探頭12'水平移動， 以保證探頭11'和探頭12'的掃查能夠覆蓋整個檢測區域。這種超聲探傷裝置的機械結 構的體積都比較大，除了運輸調試不方便外，也不易于設備的后期維護。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術之不足，提供一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部 的超聲探傷裝置，是采用多個探頭組成陣列，在陣列排布上能夠覆蓋輪軸鑲入部的整個檢 測區域，免卻了探頭的水平移動，使這種超聲探傷裝置的機械結構的體積大大縮小，既方便了運輸調試，也有利于設備的后期維護。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部 的超聲探傷裝置，包括一陣列探頭傳感單元，內含有按一定方式排列的多個探頭，每個探頭均可向被測 物體發出超聲波信號并接收來自于被測物體的回波信號；一信號激勵單元，產生激勵陣列探頭傳感單元的電信號；一信號處理單元，對接收的信號進行放大、濾波的預處理，并輸出處理后的信號；一計算機處理系統，用以控制信號激勵單元激勵信號的產生，并對信號處理單元 的輸出信號進行分析和處理，同時輸出對應的顯示信號；一人機交互單元，包含有輸入單元和輸出單元；該輸入單元用以實現操作人員對 裝置的控制；該輸出單元用以顯示相應的檢測狀態及控制信息；人機交互單元的輸入單元的輸出接至計算機處理系統，輸入單元接收操作人員輸 入的參數設置信號并將該參數設置信號輸給計算機處理系統進行處理；計算機處理系統的 輸出接至信號激勵單元的輸入，計算機處理系統向信號激勵單元輸出控制信號使信號激勵 單元產生激勵信號；信號激勵單元的輸出接至陣列探頭傳感單元的輸入，信號激勵單元向 陣列探頭傳感單元的指定探頭輸出激勵信號使陣列探頭傳感單元的指定探頭向被測物體 發送超聲波信號；陣列探頭傳感單元的輸出接至信號處理單元的輸入，陣列探頭傳感單元 將對應探頭所接收的回波信號輸給信號處理單元處理；信號處理單元的輸出接至計算機處 理系統的輸入，信號處理單元對輸入的信號進行放大、濾波的預處理并將處理后的信號輸 給計算機處理系統進行處理；計算機處理系統的輸出接至人機交互單元的輸出單元，計算 機處理系統對輸入信號進行分析和處理，并向輸出單元輸出對應的顯示或驅動信號，輸出 單元產生對應的處理動作。所述的陣列探頭傳感單元由第一探頭組合和第二探頭組合構成，該第一探頭組合 由多個按一定方式排列的多個第一探頭組成，該第一探頭具有第一掃查角度；該第二探頭 組合由多個分別對應于第一探頭的且按同樣方式排列的第二探頭組成，該第二探頭具有第 二掃查角度。本實用新型的一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部的超聲探傷裝置，人機交互單元的輸 入單元是用來實現操作人員對裝置的控制，該輸入單元可以是鍵盤、鼠標或觸摸屏或其他 的輸入裝置等；人機交互單元的輸出單元是用來顯示相應的檢測狀態及控制信息，該輸出 單元可以是顯示器用來顯示對應的圖像或界面，也可以是聲/光報警器用來產生對應的聲 /光報警動作，或還可以是打印機用來打印出檢測結果等；陣列探頭傳感單元內的多個探 頭的排列方式可以多種方式，比如沿著車輛輪軸的軸向呈交錯排列，無論各種排列方式其 目的就是使陣列探頭傳感單元內的各探頭所發出的聲波可以覆蓋整個待檢測區域。本實用新型的一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部的超聲探傷裝置，是以電代機、以軟 代硬，即以電子電路替代復雜的機械裝置、以先進的軟件系統替代硬件。該設備探傷系統采 用了大規模FPGA技術，可以連接40個探頭同時工作，結合“峰值保持”功能可跟蹤40個不 同目標。對于輪軸鑲入部的檢測，可以采用28個通道，即具有第一掃查角度的7晶片組合 探頭和具有第二掃查角度的7晶片組合探頭各兩組進行檢測，由于通道數的增加，探頭無 需水平移動就可以覆蓋輪軸鑲入部的整個檢測區域，大大簡化了機械傳動裝置，實現以電子電路替代機械移動，只需要將輪軸頂起旋轉，無須移動探頭，即可完成整個輪軸鑲入部的 檢測。本實用新型的有益效果是，由于采用了多個探頭以一定方式排列而形成的陣列探 頭傳感單元來對鐵道車輛輪軸鑲入部進行超聲探傷檢測，免卻了原有結構的探頭需要水平 移動的弊端，降低了其機械復雜度，縮減了整個裝置的體積，既方便了運輸調試，也有利于 設備的后期維護。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細說明；但本實用新型的一種用 于鐵道車輛輪軸鑲入部的超聲探傷裝置不局限于實施例。
圖1是現有技術的超聲探傷裝置用于鐵道車輛輪軸鑲入部進行超聲檢測的示意 圖；圖2是本實用新型的原理框圖；圖3是本實用新型用于鐵道車輛輪軸鑲入部進行超聲檢測的示意圖。
具體實施方式
實施例，參見圖2、圖3所示，本實用新型的一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部的超聲 探傷裝置，包括一陣列探頭傳感單元1，內含有按一定方式排列的多個探頭，每個探頭均可向被測 物體發出超聲波信號并接收來自于被測物體的回波信號；一信號激勵單元2，產生激勵陣列探頭傳感單元的電信號；一信號處理單元3，對接收的信號進行放大、濾波的預處理，并輸出處理后的信 號；—計算機處理系統4，用以控制信號激勵單元激勵信號的產生，并對信號處理單元 的輸出信號進行分析和處理，同時輸出對應的顯示信號；一人機交互單元5，包含有輸入單元51和輸出單元52 ；該輸入單元51用以實現操 作人員對裝置的控制；該輸出單元52用以顯示相應的檢測狀態及控制信息；人機交互單元的輸入單元51的輸出接至計算機處理系統5，輸入單元51接收操作 人員輸入的參數設置信號并將該參數設置信號輸給計算機處理系統4進行處理；計算機處 理系統4的輸出接至信號激勵單元2的輸入，計算機處理系統4向信號激勵單元2輸出控 制信號使信號激勵單元2產生激勵信號；信號激勵單元2的輸出接至陣列探頭傳感單元1 的輸入，信號激勵單元2向陣列探頭傳感單元1的指定探頭輸出激勵信號使陣列探頭傳感 單元1的指定探頭向被測物體發送超聲波信號；陣列探頭傳感單元1的輸出接至信號處理 單元3的輸入，陣列探頭傳感單元1將對應探頭所接收的回波信號輸給信號處理單元處理 3 ；信號處理單元3的輸出接至計算機處理系統4的輸入，信號處理單元3對輸入的信號進 行放大、濾波的預處理并將處理后的信號輸給計算機處理系統4進行處理；計算機處理系 統4的輸出接至人機交互單元的輸出單元52，計算機處理系統4對輸入信號進行分析和處 理，并向輸出單元52輸出對應的顯示或驅動信號，輸出單元52產生對應的處理動作。其中，陣列探頭傳感單 1由第一探頭組合11和第二探頭組合12構成，該第一探頭組合11由多個按一定方式排列的多個第一探頭組成，該第一探頭具有第一掃查角度；該 第二探頭組合12由多個分別對應于第一探頭的且按同樣方式排列的第二探頭組成，該第 二探頭12具有第二掃查角度。本實用新型的一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部的超聲探傷裝置，人機交互單元5的 輸入單元51是用來實現操作人員對裝置的控制，該輸入單元51可以是鍵盤、鼠標或觸摸屏 或其他的輸入裝置等；人機交互單元5的輸出單元52是用來顯示相應的檢測狀態及控制信 息，該輸出單元52可以是顯示器用來顯示對應的圖像或界面，也可以是聲/光報警器用來 產生對應的聲/光報警動作，或還可以是打印機用來打印出檢測結果等；陣列探頭傳感單 元1內的多個探頭的排列方式可以多種方式，比如沿著車輛輪軸的軸向呈交錯排列，無論 各種排列方式其目的就是使陣列探頭傳感單元1內的各探頭所發出的聲波可以覆蓋整個 待檢測區域。本實用新型的一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部的超聲探傷裝置，是以電代機、以軟 代硬，即以電子電路替代復雜的機械裝置、以先進的軟件系統替代硬件。該設備探傷系統采 用了大規模FPGA技術，可以連接40個探頭同時工作，結合“峰值保持”功能可跟蹤40個不 同目標。對于輪軸鑲入部的檢測，可以采用28個通道，即具有第一掃查角度的7晶片組合 探頭11和具有第二掃查角度的7晶片組合探頭12各兩組進行檢測，由于通道數的增加，探 頭無需水平移動就可以覆蓋輪軸鑲入部的整個檢測區域，大大簡化了機械傳動裝置，實現 以電子電路替代機械移動，只需要將輪軸頂起旋轉，無須移動探頭，即可完成整個輪軸鑲入 部的檢測。使用時，如圖3所示，將一組第一探頭組合11即型號為Kl的7晶片組合探頭和一 組第二探頭組合12即型號為Kl. 3的7晶片組合探頭裝在輪軸鑲入部10的一側，將另一組 第一探頭組合11即型號為Kl的7晶片組合探頭和一組第二探頭組合12即型號為Kl. 3的 7晶片組合探頭裝在輪軸鑲入部10的另一側，檢測時，將輪軸頂起旋轉，然后，利用計算機 處理系統4向信號激勵單元2輸出控制信號，使信號激勵單元2產生激勵信號，信號激勵單 元2向陣列探頭傳感單元1內的各探頭交替輸出激勵信號，使陣列探頭傳感單元1內的各 探頭按照一定的順序向輪軸鑲入部10發射超聲波信號，由輪軸鑲入部10返回的信號則由 陣列探頭傳感單元1輸給信號處理單元3，信號處理單元3對輸入的信號進行放大、濾波的 預處理并將處理后的信號輸給計算機處理系統4進行處理；計算機處理系統4進行處理后， 輸出給人機交互單元的輸出單元52，由輸出單元52來顯示相應的檢測狀態及控制信息，該 輸出單元52可以是顯示器用來顯示對應的圖像或界面，也可以是聲/光報警器用來產生對 應的聲/光報警動作，或還可以是打印機用來打印出檢測結果等。由于采用了按一定方式 排列的多個探頭所組成的陣列探頭傳感單元來對鐵道車輛輪軸鑲入部進行超聲探傷檢測， 該陣列探頭傳感單元內的各探頭能夠覆蓋整個待檢測區域，因此，免卻了原有結構的探頭 需要水平移動的弊端，使這種超聲探傷裝置的機械結構的體積大大縮小，既方便了運輸調 試，也有利于設備的后期維護。上述實施例僅用來進一步說明本實用新型的一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部的超 聲探傷裝置，但本實用新型并不局限于實施例，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實 施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部的超聲探傷裝置，其特征在于包括一陣列探頭傳感單元，內含有按一定方式排列的多個探頭，每個探頭均可向被測物體發出超聲波信號并接收來自于被測物體的回波信號；一信號激勵單元，產生激勵陣列探頭傳感單元的電信號；一信號處理單元，對接收的信號進行放大、濾波的預處理，并輸出處理后的信號；一計算機處理系統，用以控制信號激勵單元激勵信號的產生，并對信號處理單元的輸出信號進行分析和處理，同時輸出對應的顯示信號；一人機交互單元，包含有輸入單元和輸出單元；該輸入單元用以實現操作人員對裝置的控制；該輸出單元用以顯示相應的檢測狀態及控制信息；人機交互單元的輸入單元的輸出接至計算機處理系統，輸入單元接收操作人員輸入的參數設置信號并將該參數設置信號輸給計算機處理系統進行處理；計算機處理系統的輸出接至信號激勵單元的輸入，計算機處理系統向信號激勵單元輸出控制信號使信號激勵單元產生激勵信號；信號激勵單元的輸出接至陣列探頭傳感單元的輸入，信號激勵單元向陣列探頭傳感單元的指定探頭輸出激勵信號使陣列探頭傳感單元的指定探頭向被測物體發送超聲波信號；陣列探頭傳感單元的輸出接至信號處理單元的輸入，陣列探頭傳感單元將對應探頭所接收的回波信號輸給信號處理單元處理；信號處理單元的輸出接至計算機處理系統的輸入，信號處理單元對輸入的信號進行放大、濾波的預處理并將處理后的信號輸給計算機處理系統進行處理；計算機處理系統的輸出接至人機交互單元的輸出單元，計算機處理系統對輸入信號進行分析和處理，并向輸出單元輸出對應的顯示或驅動信號，輸出單元產生對應的處理動作。
2.根據權利要求1所述的超聲探傷裝置，其特征在于所述的陣列探頭傳感單元由第 一探頭組合和第二探頭組合構成，該第一探頭組合由多個按一定方式排列的多個第一探頭 組成，該第一探頭具有第一掃查角度；該第二探頭組合由多個分別對應于第一探頭的且按 同樣方式排列的第二探頭組成，該第二探頭具有第二掃查角度。
專利摘要本實用新型公開了一種用于鐵道車輛輪軸鑲入部的超聲探傷裝置，包括陣列探頭傳感單元、信號激勵單元、信號處理單元、計算機處理系統和人機交互單元；人機交互單元的輸入單元的輸出接計算機處理系統；計算機處理系統的輸出接信號激勵單元；信號激勵單元的輸出接陣列探頭傳感單元；陣列探頭傳感單元的輸出接信號處理單元；信號處理單元的輸出接計算機處理系統；計算機處理系統的輸出接人機交互單元的輸出單元。該裝置是采用由多個探頭以一定方式排列而形成的陣列探頭傳感單元來對鐵道車輛輪軸鑲入部進行超聲探傷檢測，免卻了原有結構的探頭需要水平移動的弊端，降低了其機械復雜度，縮減了整個裝置的體積，既方便了運輸調試，也有利于設備的后期維護。
文檔編號G01N29/04GK201653986SQ20102013234
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月16日 優先權日2010年3月16日
發明者林俊明 申請人:愛德森(廈門)電子有限公司