0包括有換能器架I，換能器架I上設(shè)有換能器組2 ;所述換能器架I兩側(cè)分別固定連接有同軸設(shè)置的線纜軸3 ;兩個(gè)線纜軸3上通過(guò)軸承分別連接有法蘭盤(pán)4 ;一柔性透聲外膜5包覆在兩個(gè)法蘭盤(pán)4的外部并分別由兩側(cè)的壓盤(pán)6密封壓設(shè)固定在相應(yīng)的法蘭盤(pán)4上，柔性透聲外膜5內(nèi)形成輪內(nèi)密封空間，所述輪內(nèi)密封空間充滿液體耦合介質(zhì)；所述換能器組2包括O度換能器21、前向偏轉(zhuǎn)70度換能器22和后向偏轉(zhuǎn)70度換能器23 ;所述O度換能器21水平設(shè)置在換能器架I的頂部；換能器架I的前、后兩端向下設(shè)有傾斜部11 (如圖5B所示)；所述各傾斜部11的下側(cè)分別設(shè)有安裝平面111，所述各安裝平面111的法向指向鋼軌軌頭91內(nèi)側(cè)(如圖5A所示)，所述前向偏轉(zhuǎn)70度換能器22和后向偏轉(zhuǎn)70度換能器23分別設(shè)置在相應(yīng)的安裝平面111上。
[0030]在本實(shí)施方式中，所述鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)是指兩條平行設(shè)置的鋼軌分別朝向?qū)Ψ戒撥壍囊粋?cè)；即:所述安裝平面111的法線與鋼軌的縱向?qū)ΨQ面向內(nèi)側(cè)相夾一定角度，由此使前向偏轉(zhuǎn)70度換能器22和后向偏轉(zhuǎn)70度換能器23均實(shí)現(xiàn)向軌頭內(nèi)部偏轉(zhuǎn)一定角度安裝，從而保證前向偏轉(zhuǎn)70度換能器22和后向偏轉(zhuǎn)70度換能器23的超聲波在鋼軌的入射點(diǎn)集中在軌頭中部，同時(shí)反射后的二次橫波繼續(xù)在軌頭內(nèi)側(cè)傳播，指向軌距角。
[0031]本發(fā)明鋼軌探傷用二次波輪式探頭配置有O度通道、前向偏轉(zhuǎn)70度通道和后向偏轉(zhuǎn)70度通道，該前向偏轉(zhuǎn)70度通道和后向偏轉(zhuǎn)70度通道均向軌頭內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)一定角度，其發(fā)射的超聲波為縱波，在經(jīng)過(guò)輪內(nèi)耦合液、透聲外膜傳播后在鋼軌軌頭中部進(jìn)入鋼軌內(nèi)部，經(jīng)折射后變?yōu)闄M波在鋼軌內(nèi)部傳播；在鋼軌內(nèi)部傳播的橫波經(jīng)軌鄂平面反射后形成二次波，繼續(xù)在鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)傳播，指向鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)上方，有效覆蓋現(xiàn)有70度通道的檢測(cè)盲區(qū)，當(dāng)該區(qū)域內(nèi)存在核傷時(shí)，反射后的二次波經(jīng)軌鄂反射后再被超聲波換能器接收，從而消除了檢測(cè)盲區(qū)；同時(shí)當(dāng)鋼軌軌面存在異常情況(磨耗、表面?zhèn)麚p等)時(shí)，由于偏轉(zhuǎn)70度換能器入射點(diǎn)集中在鋼軌軌頭中部，從而避開(kāi)了磨耗、表面?zhèn)麚p、魚(yú)鱗紋對(duì)其傳播路徑的影響，可順利進(jìn)入鋼軌內(nèi)部，完成對(duì)軌頭內(nèi)部尤其是上方小核傷的檢測(cè)。
[0032]由上所述，本發(fā)明的鋼軌探傷用二次波輪式探頭，解決了軌面異常情況下超聲波無(wú)法有效入射鋼軌內(nèi)部帶來(lái)的檢測(cè)難題；實(shí)現(xiàn)了在軌頭磨耗及表面?zhèn)麚p等情況下的軌頭內(nèi)側(cè)核傷的檢出，能夠發(fā)現(xiàn)表面?zhèn)麚p下方的核傷，避免軌面異常情況下大型鋼軌探傷車的漏檢，能夠更好的保障線路安全。
[0033]在本實(shí)施方式中，O度換能器21主要用于探測(cè)水平裂紋和監(jiān)控輪式探頭狀態(tài)。前向偏轉(zhuǎn)70度換能器22發(fā)射的超聲波指向前方，后向偏轉(zhuǎn)70度換能器23發(fā)射的超聲波指向后方，兩者結(jié)合，用來(lái)檢測(cè)鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)核傷。
[0034]如圖6A、圖6B所示，以前向偏轉(zhuǎn)70度換能器22為例，介紹其主要檢測(cè)方式。前向偏轉(zhuǎn)70度換能器22發(fā)射的超聲波為縱波，經(jīng)過(guò)輪內(nèi)耦合液和柔性外膜的傳播后，到達(dá)軌頭中部區(qū)域。超聲波經(jīng)過(guò)折射后進(jìn)入到鋼軌內(nèi)部，折射后形成一次橫波A，一次橫波A在軌頭內(nèi)部繼續(xù)傳播，經(jīng)軌鄂平面后形成二次橫波B ;二次橫波B繼續(xù)在軌頭內(nèi)側(cè)傳播，當(dāng)軌頭內(nèi)側(cè)存在小核傷C時(shí)，二次橫波B反射后經(jīng)軌鄂平面再次反射，最終被前向偏轉(zhuǎn)70度換能器22接收，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軌頭內(nèi)側(cè)上方小核傷的檢出。
[0035]進(jìn)一步，如圖5B所示，在本實(shí)施方式中，所述換能器架I前、后兩端的傾斜部11對(duì)稱設(shè)置。
[0036]采用該超聲波換能器，前向偏轉(zhuǎn)70度換能器和后向偏轉(zhuǎn)70度換能器在輪內(nèi)的反射縱波不會(huì)被彼此接收，同時(shí)不會(huì)被O度換能器接收，從而有效避免了超聲波在輪內(nèi)的串?dāng)_和干涉。
[0037]在本實(shí)施方式中，所述線纜軸3是由耳環(huán)固定連接在換能器架I的兩側(cè)。
[0038]在本實(shí)施方式的另一實(shí)施方案，所述換能器架I的兩側(cè)分別設(shè)有螺紋孔，所述線纜軸3上設(shè)有相應(yīng)螺紋，所述線纜軸3螺旋連接在換能器架I的螺紋孔中(圖中未示出);所述螺紋孔側(cè)壁設(shè)有緊定螺釘孔和緊定螺釘，通過(guò)緊定螺釘實(shí)現(xiàn)換能器架I和線纜軸3之間的防松。
[0039]本發(fā)明的鋼軌探傷用二次波輪式探頭與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
[0040]1.本發(fā)明有效的消除了目前大型鋼軌探傷車配置兩個(gè)輪式探頭存在的軌頭內(nèi)側(cè)檢測(cè)盲區(qū)難題，二次波輪式探頭檢測(cè)技術(shù)大大提升探傷系統(tǒng)的檢測(cè)能力，更好的保障鐵路線路安全。
[0041]2.本發(fā)明解決了在軌面異常情況下超聲波無(wú)法有效入射鋼軌內(nèi)部帶來(lái)的檢測(cè)難題，軌頭中部入射的二次波檢測(cè)技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)存在軌頭磨耗及表面?zhèn)麚p等情況下的軌頭內(nèi)側(cè)核傷的檢出，避免了軌面異常情況下大型鋼軌探傷車的漏檢。
[0042]3.本發(fā)明的二次波輪式探頭，其在鋼軌內(nèi)部傳播的橫波經(jīng)軌鄂平面反射后，其二次橫波繼續(xù)在軌頭內(nèi)側(cè)傳播，方向指向軌頭內(nèi)側(cè)上方，可有效彌補(bǔ)現(xiàn)有70度通道的檢測(cè)盲區(qū)；與現(xiàn)有一次波輪式探頭配合使用，可有效彌補(bǔ)一次波輪式探頭存在的缺陷，提升探傷系統(tǒng)的能力。
[0043]由于軌頭磨耗以及表面?zhèn)麚p等大多集中在軌頭內(nèi)側(cè)，因此，本實(shí)施方式中提供的鋼軌探傷用二次波輪式探頭主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)軌頭內(nèi)側(cè)傷損的檢測(cè)。如果調(diào)整該二次波輪式探頭的換能器安裝方向，同樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)軌頭外側(cè)傷損的檢測(cè)。
[0044]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋼軌探傷用二次波輪式探頭，所述二次波輪式探頭包括有換能器架，換能器架上設(shè)有換能器組；所述換能器架兩側(cè)分別固定連接有同軸設(shè)置的線纜軸；兩線纜軸上通過(guò)軸承分別連接有法蘭盤(pán)；一柔性透聲外膜包覆在兩個(gè)法蘭盤(pán)的外部并分別由兩側(cè)的壓盤(pán)密封壓設(shè)固定在相應(yīng)的法蘭盤(pán)上，柔性透聲外膜內(nèi)形成輪內(nèi)密封空間，所述輪內(nèi)密封空間充滿液體耦合介質(zhì)；其特征在于:所述換能器組包括O度換能器、前向偏轉(zhuǎn)70度換能器和后向偏轉(zhuǎn)70度換能器；所述O度換能器水平設(shè)置在換能器架的頂部；換能器架的前、后兩端向下設(shè)有傾斜部；所述各傾斜部的下側(cè)分別設(shè)有安裝平面，所述安裝平面的法向指向鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)，所述前向偏轉(zhuǎn)70度換能器和后向偏轉(zhuǎn)70度換能器分別設(shè)置在相應(yīng)的安裝平面上。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼軌探傷用二次波輪式探頭，其特征在于:所述安裝平面的法線與鋼軌的縱向?qū)ΨQ面相夾一定角度。
3.如權(quán)利要求1所述的鋼軌探傷用二次波輪式探頭，其特征在于:所述線纜軸是由耳環(huán)固定連接在換能器架的兩側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的鋼軌探傷用二次波輪式探頭，其特征在于:所述換能器架的兩側(cè)分別設(shè)有螺紋孔，所述線纜軸上設(shè)有相應(yīng)螺紋，所述線纜軸螺旋連接在換能器架的螺紋孔中。
5.如權(quán)利要求4所述的鋼軌探傷用二次波輪式探頭，其特征在于:所述螺紋孔側(cè)壁設(shè)有緊定螺釘孔和緊定螺釘。
【專利摘要】本發(fā)明為一種鋼軌探傷用二次波輪式探頭，該二次波輪式探頭包括有換能器架，換能器架上設(shè)有換能器組；換能器組包括0度換能器、前向偏轉(zhuǎn)70度換能器和后向偏轉(zhuǎn)70度換能器；0度換能器水平設(shè)置在換能器架的頂部；換能器架的前、后兩端向下設(shè)有傾斜部；各傾斜部的下側(cè)分別設(shè)有安裝平面，安裝平面的法向指向鋼軌軌頭內(nèi)側(cè)，前向偏轉(zhuǎn)70度換能器和后向偏轉(zhuǎn)70度換能器分別設(shè)置在相應(yīng)的安裝平面上。本發(fā)明的二次波輪式探頭解決了軌面異常情況下超聲波無(wú)法有效入射鋼軌內(nèi)部帶來(lái)的檢測(cè)難題；實(shí)現(xiàn)了在軌頭磨耗及表面?zhèn)麚p等情況下的軌頭內(nèi)側(cè)核傷的檢出，能夠發(fā)現(xiàn)表面?zhèn)麚p下方的核傷，避免軌面異常情況下大型鋼軌探傷車的漏檢，能夠更好的保障線路安全。
【IPC分類】G01N29-24
【公開(kāi)號(hào)】CN104713952
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310689553
【發(fā)明人】馬運(yùn)忠, 張玉華, 顧世平, 石永生, 李培
【申請(qǐng)人】中國(guó)鐵道科學(xué)研究院, 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)研究所, 北京鐵科英邁技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年12月16日