超声波尖轨探伤系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种超声波尖轨探伤系统，包括FPGA模块、ARM模块、发射模块、接收模块、数据采集模块和电源模块，所述发射模块和接收模块均采用K0.8型超声波斜探头，所述发射模块和接收模块组合成4发12收复合串列式探头；通过采用4发12收复合串列式探头作为发射模块和接收模块组合体，对尖轨各个部位进行K形扫查，在一个全探测周期，复合串列式探头可进行19个点的K型扫查，两次K0.8单收发和一次0°探头的扫查，共计完成22个扫查组合，提高作业效率，而且通过对探头的合理布置，可实现不间断的连续探伤，而且通过显示屏可以显示出扫查B型图，并将扫查参数存储在存储器中，方便使用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及尖轨探伤
，尤其涉及一种超声波尖轨探伤系统。
技术介绍
铁路道岔尖轨由于其特殊结构，机构薄弱，固定点少，整体刚性、固定强度低，受冲击力较大。随着我国铁路和高速铁路建设的飞速发展，列车提速和重载列车的数量增加，钢轨缺陷多样化，高速道岔尖轨和普通道岔尖轨的缺陷也呈上升趋势，对这些设施的养护维修和检测工作是保障高速列车安全运行的重要手段。由于历史原因，国内外目前还没专门用于尖轨探伤的设备和检测标准，由缺陷引发的尖轨折断进而导致列车脱轨事故也时有发生，铁路部门寻求尖轨探伤方法和设备的呼声甚高。为此研制一套尖轨探伤方法和专用探伤设备，解决上述问题，已成为刻不容缓的需求。在铁路运输领域，采用先进技术手段对铁路设施疲劳裂纹焊缝缺陷进行高效而可靠的检测，实现潜在事故的早期预报，对铁路运输安全性和铁路工程的发展乃至国民经济的发展都十分重要。目前，我国没有一套尖轨探伤方法和专用探伤设备，普遍使用通用探伤仪或焊缝探伤仪，采用K0.8单探头平行于钢轨纵向，向长心轨尖端方向移动扫查轨墙，使用K2.5单探头从长心轨侧面背着长心轨尖端方向进行校对。另外使用K2.5单探头平行与轨底角方向移动对轨底进行扫查。这类仪器一般用单探头手动探伤，检测方法不全面，没有综合探伤能力，用户只能在现有仪器的功能条件下，编制自己的探伤工艺，使探伤作业符合仪器的功能，探伤方法各异，如用多人、多台仪器对尖轨部位检测，工艺复杂，效率低下。而且，这类仪器不具备综合扫查的B型图像显示和记录功能，也不具备用户要求的探伤数据、作业参数全自动记录和专业回放软件，给用户带来很大不便。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种超声波尖轨探伤系统，通过采用4发12收复合串列式探头作为发射模块和接收模块组合体，对尖轨各个部位进行K型扫查，可实现连续探伤，提高作业效率，而且通过显示屏可以显示出扫查B型图，并将扫查参数存储在存储器中，方便使用。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是:一种超声波尖轨探伤系统，包括FPGA模块、ARM模块、发射模块、接收模块、数据采集模块和电源模块，所述数据采集模块与FPGA模块单向通信，所述FPGA模块与ARM模块双向通信，所述FPGA模块与发射模块和接受模块同步通信，所述发射模块信号输出端与接收模块信号输入端连接，所述接收模块信号输出端与数据采集模块信号输入端连接，所述FPGA信号端连接编码器，所述发射模块和接收模块均采用K0.8型超声波斜探头，所述发射模块和接收模块组合成4发12收复合串列式探头。所述ARM模块信号端连接GPS模块、存储器、键盘和USB接口。所述电源模块输入端连接锂电池组，其一个输出端连接高压模块，高压模块为发射模块供电。所述FPGA模块输出端连接扬声器和显示屏。采用上述技术方案所产生的有益效果在于:通过采用4发12收复合串列式探头作为发射模块和接收模块组合体，对尖轨各个部位进行K形扫查，在一个全探测周期，复合串列式探头可进行19个点的K型扫查，两次K0.8单收发和一次0°探头的扫查，共计完成22个扫查组合，提高作业效率，而且通过对探头的合理布置，可实现不间断的连续探伤，而且通过显示屏可以显示出扫查B型图，并将扫查参数存储在存储器中，方便使用。【附图说明】图1是本技术系统原理图；图2是本技术复合串列式探头布置不意图；图3是针对轨腰的K型扫查的原理图；在附图中:1号探头为单发射探头；3_11号探头为接收探头；2和12号探头为单发单收探头；13号为0°双晶片探头。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本技术作进一步详细的说明。为了解决现有尖轨探伤系统效率低下，不能实现连续探伤，使用不便的问题，本技术提供一种如图1所示的超声波尖轨探伤系统，包括FPGA模块、ARM模块、发射模块、接收模块、数据采集模块和电源模块，所述数据采集模块与FPGA模块单向通信，所述FPGA模块与ARM模块双向通信，所述FPGA模块与发射模块和接受模块同步通信，所述发射模块信号输出端与接收模块信号输入端连接，所述接收模块信号输出端与数据采集模块信号输入端连接，所述FPGA信号端连接编码器，所述发射模块和接收模块均采用K0.8型超声波斜探头，所述发射模块和接收模块组合成4发12收复合串列式探头(参见附图2);所述ARM模块信号端连接GPS模块、存储器、键盘和USB接口 ；所述电源模块输入端连接锂电池组，其一个输出端连接高压模块，高压模块为发射模块供电；所述FPGA模块输出端连接扬声器和显示屏。在具体应用过程中，根据尖轨探伤位置不同，设计出不同的扫查手杖，并根据不同探伤位置选择探头的布设位置，具体以轨腰检测为例进行说明，如图2所示I号晶片为发射晶片，2号为发射加接收晶片，在两个晶片的发射路径上，如果有垂直的缺陷阻挡，则声波被反射到轨底，经轨底面再次反射到2-11号接收晶片。通过合理的优化探头位置，可以以1mm的步进速度，对轨腰进行自下而上的扫查，经试验，每个点的6dB声场大于15mm，因此所有点的6dB声场是交叉连续的，可以实现在垂直方向上的不间断扫查，在轨面推行串列式探头，可以对轨腰进行不间断的连续检测；在具体检测过程中首先选择探伤模式为尖轨轨腰串列式探伤，将轨腰复合串列扫查架与仪器连接。由于尖轨轨腰缺陷存在钢轨中的位置不确定，而且形状各异。为了达到全断面扫查整个尖轨区域，本技术综合了单收发扫查、双晶片直探头扫查和多探头串列式扫查，设计出复合串列式探头阵列。在电气电路驱动下，能对轨腰部位垂直、水平、倾斜的缺陷具有较强检出能力。该探伤方法对应仪器“轨腰串列扫查”的C通道。I号晶片为发射晶片，2号为发射加接收晶片，在两个晶片的发射路径上，如果有垂直的缺陷阻挡，则声波被反射到轨底，经轨底面再次反射到2-11号接收晶片。合理的优化探头位置，可以以1mm的步进，对轨腰进行自下而上的扫查。在轨面推行串列式探头，可以对轨腰进行不间断的连续检测。在K型串列式探头的基础上，增加了 12号K0.8逆向放置的晶片，和13号双晶片直探头。K型扫查一个周期后，仪器再驱动12、2号晶片做一次前后交叉单收发和13号直探头双收发扫查，分别检测轨腰的倾斜裂纹和水平裂纹，原理参见附图3。总之，本技术通过采用4发12收复合串列式探头作为发射模块和接收模块组合体，对尖轨各个部位进行K型扫查，在一个全探测周期，复合串列式探头可进行19个点的K型扫查，两次K0.8单收发和一次0°探头的扫查，共计完成22个扫查组合，提高作业效率，而且通过对探头的合理布置，可实现不间断的连续探伤，而且通过显示屏可以显示出扫查B型图，并将扫查参数存储在存储器中，方便使用。【主权项】1.一种超声波尖轨探伤系统，其特征在于:包括FPGA模块、ARM模块、发射模块、接收模块、数据采集模块和电源模块，所述数据采集模块与FPGA模块单向通信，所述FPGA模块与ARM模块双向通信，所述FPGA模块与发射模块和接受模块同步通信，所述发射模块信号输出端与接收模块信号输入端连接，所述接收模块信号输出端与数据采集模块信号输入端连接，所述FPGA信号端连接编码器，所述发射模块和接收模块均采用K0.8型超声波斜探头，所述发射模块和接收模块组合成4发1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波尖轨探伤系统，其特征在于：包括FPGA模块、ARM模块、发射模块、接收模块、数据采集模块和电源模块，所述数据采集模块与FPGA模块单向通信，所述FPGA模块与ARM模块双向通信，所述FPGA模块与发射模块和接受模块同步通信，所述发射模块信号输出端与接收模块信号输入端连接，所述接收模块信号输出端与数据采集模块信号输入端连接，所述FPGA信号端连接编码器，所述发射模块和接收模块均采用K0.8型超声波斜探头，所述发射模块和接收模块组合成4发12收复合串列式探头。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张黎明，
申请(专利权)人：邢台先锋超声电子有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13