一種基于漏磁和感應(yīng)電流的鋼軌無(wú)損檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于漏磁和感應(yīng)電流的鋼軌無(wú)損檢測(cè)裝置，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌橫/縱向、內(nèi)/外部缺陷的高速無(wú)損檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)內(nèi)高鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的迅速推進(jìn)，以及“高鐵走出國(guó)門(mén)”戰(zhàn)略的逐漸落實(shí)，高速鐵路發(fā)展迅猛。目前，我國(guó)投入使用的高速列車(chē)運(yùn)行速度為200?350km/h，中國(guó)南車(chē)于2014年初制造的CIT500型高速列車(chē)試驗(yàn)速度達(dá)到了 605km/h。運(yùn)行安全是高速鐵路運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)條件，稍有不慎往往會(huì)造成災(zāi)難性的安全事故，其中，鋼軌狀態(tài)直接關(guān)系到運(yùn)輸安全。目前，鋼軌無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要有超聲波、機(jī)器視覺(jué)、交變渦流、交變電磁場(chǎng)檢測(cè)、漏磁檢測(cè)等技術(shù)。
[0003]美國(guó)Sperry公司研制了最高檢測(cè)速度80km/h的鋼軌壓電超聲探傷車(chē)，通常檢測(cè)速度為45km/h。但由于壓電超聲檢測(cè)(UT，1929年俄國(guó)Sokolov)存在激勵(lì)與檢測(cè)頻率匹配問(wèn)題而限制了檢測(cè)速度的進(jìn)一步提高。另外，該類探傷方法還有電磁超聲與激光超聲，均只能運(yùn)行在32km/h的速度左右。
[0004]法國(guó)國(guó)營(yíng)鐵路公司(SNFC)通過(guò)高速攝像機(jī)來(lái)對(duì)鋼軌波紋缺陷進(jìn)行檢測(cè)，速度可達(dá)320km/h。北京交通大學(xué)對(duì)鋼軌表面缺陷視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，搭建的鋼軌探傷試驗(yàn)平臺(tái)在100km/h速度下可檢測(cè)表面寬度Imm的裂紋。但是，光學(xué)圖像法只能檢測(cè)鋼軌的表面狀態(tài)，不能檢測(cè)內(nèi)部損傷。
[0005]德國(guó)聯(lián)邦材料研究測(cè)試研究所采用渦流技術(shù)進(jìn)行鋼軌檢測(cè)，Eurailscout公司進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了 UDT02型鋼軌探傷車(chē)，最高檢測(cè)速度可達(dá)80km/h。然而，渦流檢測(cè)由于存在趨附效應(yīng)而對(duì)內(nèi)傷檢測(cè)失效。
[0006]2000年，在Bombardier公司的支持下，TSC公司開(kāi)發(fā)出了鐵路軌道交變電磁場(chǎng)(ACFM)檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)增加采樣頻率至50kHZ時(shí)，手動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)2.7km/h的檢測(cè)時(shí)速。與渦流檢測(cè)技術(shù)相同，ACFM同樣具有趨附效應(yīng)而不能檢測(cè)內(nèi)傷。
[0007]1927年，Elmer Sperry博士應(yīng)美國(guó)鐵路聯(lián)盟的要求，研制了世界上第一輛基于漏磁檢測(cè)原理的軌道探傷車(chē)。由于漏磁檢測(cè)穿透力強(qiáng)，且不存在趨附效應(yīng)的影響，極其適應(yīng)于鋼軌內(nèi)/外部缺陷的高速檢測(cè)。然而，由于磁化回路只能沿鋼軌軸向分布，根據(jù)漏磁檢測(cè)垂直磁化理論，漏磁檢測(cè)技術(shù)只能檢測(cè)鋼軌的橫向缺陷，即垂直于鋼軌軸向的缺陷，而對(duì)縱向缺陷失效。
[0008]綜上所述，現(xiàn)有的鋼軌無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與方法，或檢測(cè)速度慢，或無(wú)法檢測(cè)內(nèi)部缺陷，或無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)橫/縱向缺陷的全面檢測(cè)。為此，有必要發(fā)明一種可以實(shí)現(xiàn)鋼軌橫/縱向、內(nèi)/外部缺陷高速檢測(cè)的無(wú)損檢測(cè)裝置，可在列車(chē)運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌的同步檢測(cè)，對(duì)保證鐵路運(yùn)行安全和提高運(yùn)輸效率具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種基于漏磁和感應(yīng)電流的鋼軌無(wú)損檢測(cè)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)的鋼軌無(wú)損檢測(cè)裝置存在的或檢測(cè)速度慢，或無(wú)法檢測(cè)內(nèi)部缺陷，或無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)橫/縱向缺陷全面檢測(cè)的問(wèn)題。
[0010]針對(duì)本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的基于漏磁和感應(yīng)電流的鋼軌無(wú)損檢測(cè)裝置，其構(gòu)成主要包括:弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵，設(shè)置在弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵兩端的永久磁鐵，設(shè)置在永久磁鐵下端面和設(shè)置在弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵中部的磁敏傳感器，以及信號(hào)調(diào)理電路、采集卡和計(jì)算機(jī);設(shè)置在弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵兩端的永久磁鐵，其中一個(gè)永久磁鐵的N極端向上S極端向下，另一個(gè)永久磁鐵的N極端向下S極端向上，兩個(gè)永久磁鐵與待檢測(cè)鋼軌和弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵形成閉合磁化回路;磁敏傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、采集卡和計(jì)算機(jī)依次連接;檢測(cè)裝置運(yùn)行時(shí)，磁敏傳感器拾取鋼軌電磁場(chǎng)變化信號(hào)，且將電磁場(chǎng)變化信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路放大、濾波后，由采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，提供給計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，得到鋼軌的缺陷信息。
[0011]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，設(shè)置在永久磁鐵下端面和設(shè)置在弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵中部的磁敏傳感器與待檢測(cè)鋼軌表面之間的距離一般不應(yīng)大于2.0mm，最好在0.5?1.0mm的范圍內(nèi)。
[0012]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，所述弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵、永久磁鐵和磁敏傳感器的寬度應(yīng)不小于鋼軌的寬度;最好與鋼軌的寬度相等。
[0013]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，所述弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵最好采用高導(dǎo)磁材料制成，如娃鋼片，A3鋼，鐵氧體材料等。
[0014]本發(fā)明提供的基于漏磁和感應(yīng)電流的鋼軌無(wú)損檢測(cè)裝置，是基于發(fā)明人以下的認(rèn)識(shí)與靈感完成的:在以弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵、永久磁鐵和鋼軌形成的沿鋼軌軸向的磁化回路中，當(dāng)鋼軌中存在橫向缺陷時(shí)，沿鋼軌軸向分布的磁力線受到阻隔而會(huì)泄露出鋼軌表面，可利用磁敏傳感器拾取電磁場(chǎng)變化信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌橫向缺陷的檢測(cè)。以及永久磁鐵在與弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵和鋼軌形成沿鋼軌軸向磁化回路的同時(shí)，在鋼軌內(nèi)會(huì)產(chǎn)生垂直于鋼軌表面的磁場(chǎng)分量，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的鋼軌切割磁場(chǎng)垂直分量會(huì)形成沿鋼軌橫向分布的感應(yīng)電流，當(dāng)鋼軌中存在縱向缺陷時(shí)，缺陷阻隔沿鋼軌橫向分布的感應(yīng)電流流動(dòng)，在鋼軌表面形成可探測(cè)的擾動(dòng)電磁場(chǎng)，通過(guò)在永磁鐵下部靠近鋼軌表面的位置布置磁敏傳感器，可實(shí)現(xiàn)鋼軌縱向缺陷的檢測(cè)。
[0015]本發(fā)明提供的基于漏磁和感應(yīng)電流的鋼軌無(wú)損檢測(cè)裝置，其具有以下十分突出的有益技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn):
[0016]1.可實(shí)現(xiàn)鋼軌縱/橫向缺陷的全面檢測(cè)。一方面，永久磁鐵、弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵以及鋼軌形成軸向磁化回路，從而可利用漏磁檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)鋼軌的橫向缺陷；另一方面，永久磁鐵在鋼軌內(nèi)形成垂直于鋼軌的磁場(chǎng)分量，以高速運(yùn)動(dòng)鋼軌切割磁力線而在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)電流作為激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌縱向缺陷的檢測(cè)，因此，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)鋼軌縱/橫向缺陷的全面檢測(cè)。
[0017]2.可實(shí)現(xiàn)鋼軌內(nèi)/外部缺陷的全面檢測(cè)。由于漏磁檢測(cè)技術(shù)與感應(yīng)電流均不受趨附效應(yīng)的影響，與外部缺陷一樣，處于鋼軌內(nèi)部的缺陷同樣會(huì)產(chǎn)生漏磁信號(hào)以及感應(yīng)電流擾動(dòng)信號(hào)，因此，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)鋼軌內(nèi)/外部缺陷的全面檢測(cè)。
[0018]3.極其適用于鋼軌的高速無(wú)損檢測(cè)。由于漏磁檢測(cè)不受檢測(cè)速度的影響，并且，與鋼軌切割磁力線速度成正比的感應(yīng)電流強(qiáng)度在更高的探傷速度下會(huì)產(chǎn)生更高的探傷靈敏度，因此，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)鋼軌的高速無(wú)損檢測(cè)。
[0019]本發(fā)明提供的基于漏磁和感應(yīng)電流的鋼軌無(wú)損檢測(cè)裝置，利用一套永久磁鐵和弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵，在不同的位置布置磁敏傳感器，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌橫向缺陷的漏磁檢測(cè)，以及對(duì)鋼軌縱向缺陷的感應(yīng)電流檢測(cè)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌橫/縱向、內(nèi)/外缺陷的高速檢測(cè)，并且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低。本發(fā)明的完成對(duì)保證鋼軌的安全運(yùn)行和提高列車(chē)的運(yùn)營(yíng)效率具有重要意義。
【附圖說(shuō)明】
[°02°]圖1為一個(gè)實(shí)施例的弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵和永久磁鐵的布置結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖2為另一個(gè)實(shí)施例的弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵和永久磁鐵的布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為基于漏磁的鋼軌橫向缺陷檢測(cè)示意圖；
[0023]圖4為基于感應(yīng)電流的鋼軌縱向缺陷檢測(cè)示意圖；
[0024]圖5為基于漏磁和感應(yīng)電流的鋼軌縱/橫向缺陷檢測(cè)示意圖。
[0025]上述附圖中的各圖示標(biāo)號(hào)表示對(duì)象分別為:1_鋼軌;2-車(chē)輪;3-弓形結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁鐵；
4、5-永久磁鐵;6、7、8-磁敏傳感器;9-橫向缺陷；I O-漏磁場(chǎng)；11、12-感應(yīng)電流；13、14-縱向缺陷；15-彳目號(hào)調(diào)理電路；16-米集卡；17-計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的【