一种转向架结构安全监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种转向架结构安全监测装置，包括上位机、检测模块和多个压电传感器模块，其中，检测模块包括Lamb波信号发生单元、网络及控制单元和信号调理及采集单元，网络及控制单元分别连接上位机、Lamb波信号发生单元和信号调理及采集单元，压电传感器模块安装在转向架上，每个压电传感器模块均连接Lamb波信号发生单元和信号调理及采集单元，压电传感器模块包括信号采集线、压电陶瓷片和柔性电路板，信号采集线集成在柔性电路板内部。与现有技术相比，本实用新型专利技术能够直接安装在列车的转向架上，利用Lamb波对转向架进行实时的监测，实现了准确及时地发现转向架存在的问题，在监测时不会对列车的本身的安全运转产生影响，提高了经济性和便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种转向架结构安全监测装置
本技术涉及列车运行安全监控领域，尤其是涉及一种转向架结构安全监测装置。
技术介绍
转向架是连接车体和轨道的重要部件，在机车的牵引运行中起传递牵引力、制动力、横向力及垂向力的作用，其机械性能的恶化轻则导致振动加剧、降低乘车舒适度，重则引起列车运行失稳、脱轨翻车等严重安全事故。随着我国铁路迅速发展，保证列车运行安全则是首要任务，同时，随着人们越来越依赖铁路出行，提高乘车舒适度的需求与日俱增。转向架的结构损伤直接影响行车安全性与舒适性，因此，对转向架结构损伤状态的检测显得格外重要。目前，国内外对高速列车动车组仍然采用计划定期维修和状态修相结合的检修制度，但是首先这种方式缺乏科学性，在这种检修制度下，检修人员不管电气设备的初始状态、环境差异和运行状况，一律到期必修，对设备的安全运转产生影响；其次，定期检修缺乏经济性，在铁路网越来越密集的今天，检修任务越来越繁杂，采用定期检修的方法不仅会增加财力支出，还不能保证设备的完好无损，缩短了设备的使用寿命，也很有可能导致设备完全损坏，造成一大笔损失；最后，定期检修缺乏周期合理性，通常在这一检修模式中，可能会出现维修过度或维修不足的情况，这种盲目的检修方式难以根除隐患，不能满足对电力设备安全可靠运行的要求。因此需要一种能够实时方便对列车转向架进行检测的装置。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种转向架结构安全监测装置。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种转向架结构安全监测装置，包括上位机、检测模块和多个压电传感器模块，其中，检测模块包括Lamb波信号发生单元、网络及控制单元和信号调理及采集单元，所述网络及控制单元分别连接上位机、Lamb波信号发生单元和信号调理及采集单元，所述的压电传感器模块安装在转向架上，每个压电传感器模块均连接Lamb波信号发生单元和信号调理及采集单元，所述压电传感器模块包括信号采集线、压电陶瓷片和柔性电路板，所述柔性电路板连接压电陶瓷片，信号采集线集成在柔性电路板内部。进一步地，所述压电传感器模块还包括柔性电路薄膜层，该柔性电路薄膜层覆盖于压电陶瓷片和柔性电路板的外表面，使压电陶瓷片和柔性电路板固定于转向架上。进一步地，所述的柔性电路薄膜层为环氧树脂胶包裹于柔性电路板的外部形成一层薄膜层。进一步地，所述的柔性电路板为聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制成的可弯曲的轻薄塑料片。进一步地，所述的柔性电路板厚度小于等于1mm。进一步地，所述的压电传感器模块通过有线或无线方式连接Lamb波信号发生单元和信号调理及采集单元。进一步地，所述的压电传感器模块离散分布安装于转向架之上。进一步地，所述的上位机和网络及控制单元通过有线或无线连接。进一步地，所述的上位机还包括数据显示单元。与现有技术相比，本技术具有以下优点：1、本技术采用能够激发和采集Lamb波的压电传感器对转向架的结构进行检测，根据Lamb波的传播模态，转向架内部结构的缺陷会导致Lamb波检测信号发生变化，通过将检测到的表征结构运行状态的导波信号与结构未损伤时检测到的导波信号传输至上位机进行比较，提取出损伤信号，然后通过对损伤信号的处理，即可清晰地分析出损伤的位置，大小等信息，并在数据显示单元中用图像的方式显示出来，提高了监测得安全性和稳定性。2、本技术装置能够直接安装在列车的转向架上，对转向架进行实时的监测，实现了准确及时地发现转向架存在的问题，在监测时不会对列车的本身的安全运转产生影响，提高了经济性和便利性。3、本技术将多个压电传感器模块组成包围转向架的传感器网络，对转向架结构损伤进行检测，使用柔性电路板能够精确灵活地深入需要检查和监测得转向架区域，对于不同的转向架，均配有与之对应的特制柔性电路板相配合，提高检测精确性、实时性，总体上提高铁路运行效率，保证行车安全。4、柔性电路板是通过以聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳曲挠性的可弯曲的轻薄塑料片，在其内部嵌入电路设计，形成可弯曲的挠性电路。此种电路可随意弯曲、折迭重量轻，体积小，散热性好，安装方便，冲破了传统的互连技术，能够配合各类转向架结构进行定制，使压电传感器模块方便快捷地和列车转向架相配合，把压电传感器模块紧密固定在列车转向架上。另一方面，厚度小于1mm的柔性电路板裹在列车转向架表面，不会影响列车的正常工作与运行。5、本技术的柔性电路板通过柔性电路薄膜层进行粘接和固定，粘贴在列车转向架上。把压电陶瓷片连接在柔性电路板上，信号采集线集成在柔性电路板中，减少了信号线裸露在外部容易受到外部环境被损坏或者信号质量受影响的几率，同时，本技术克服了传统压电传感器通常为裸压电陶瓷片，直接裸露地粘贴在需要测试的地方，并通过软导线连接作为采集器或者激励器，降低性能和电气参数的一致性，实用性较差的缺点。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为压电传感器模块的结构示意图。图3为转向架构架频散曲线示意图。图4为椭圆法示意图。附图标记：1、上位机，2、检测模块，3、压电传感器模块，4、转向架，21、网络及控制单元，22、Lamb波信号发生单元，23、信号调理及采集单元，31、压电陶瓷片，32、柔性电路板。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例提供了一种转向架结构安全监测装置，包括上位机1、检测模块2和多个压电传感器模块3。检测模块2包括Lamb波信号发生单元22、网络及控制单元21、信号调理及采集单元23，其中的网络及控制单元21分别连接上位机1、Lamb波信号发生单元22和信号调理及采集单元23，上位机1和网络及控制单元21通过有线或无线连接，上位机1中还包括一个用于显示数据的显示单元。压电传感器模块3安装在转向架4上，并且，每个压电传感器模块3均连接Lamb波信号发生单元22和信号调理及采集单元23。压电传感器模块3通过有线或无线通讯方式连接Lamb波信号发生单元22和信号调理及采集单元23。如图2所示，压电传感器模块3包括压信号采集线、电陶瓷片、柔性电路板32和柔性电路薄膜层。柔性电路薄膜层覆盖于压电陶瓷片31和柔性电路板32的外表面，使压电陶瓷片31和柔性电路板32固定于转向架4上。柔性电路薄膜层为环氧树脂胶包裹于柔性电路板32的外部形成的一层薄膜层。把柔性电路板32板用信友6282双组份环氧树脂胶进行粘接和固定，粘贴在列车转向架4上。把压电陶瓷片31连接在柔性电路板32上，把信号采集线集成在柔性电路板32内部，减少信号线裸露在外部容易受到外部环境被损坏或者信号质量受影响的几率，另一方面，可以把压电传感器牢牢固定在列车转向架4上。柔性电路板32为聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制成的可弯曲的轻薄塑料片。柔性电路板32的厚度一般小于等与1mm，本实施例为采用1mm。此厚度下的柔性电路板32裹在列车转向架4表面，不会影响列车的正常工作与运行。本实施例的基本原理为：采用压电传感器离散分布粘贴在转向架4上、对其进行结构健康检测。Lamb波信号发生单元22和压电传感器模块3把电信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转向架结构安全监测装置，其特征在于，包括上位机、检测模块和多个压电传感器模块，其中，检测模块包括Lamb波信号发生单元、网络及控制单元和信号调理及采集单元，所述网络及控制单元分别连接上位机、Lamb波信号发生单元和信号调理及采集单元，所述的压电传感器模块安装在转向架上，每个压电传感器模块均连接Lamb波信号发生单元和信号调理及采集单元，所述压电传感器模块包括信号采集线、压电陶瓷片和柔性电路板，所述柔性电路板连接压电陶瓷片，信号采集线集成在柔性电路板内部。

【技术特征摘要】
1.一种转向架结构安全监测装置，其特征在于，包括上位机、检测模块和多个压电传感器模块，其中，检测模块包括Lamb波信号发生单元、网络及控制单元和信号调理及采集单元，所述网络及控制单元分别连接上位机、Lamb波信号发生单元和信号调理及采集单元，所述的压电传感器模块安装在转向架上，每个压电传感器模块均连接Lamb波信号发生单元和信号调理及采集单元，所述压电传感器模块包括信号采集线、压电陶瓷片和柔性电路板，所述柔性电路板连接压电陶瓷片，信号采集线集成在柔性电路板内部。2.根据权利要求1所述的一种转向架结构安全监测装置，其特征在于，所述压电传感器模块还包括柔性电路薄膜层，该柔性电路薄膜层覆盖于压电陶瓷片和柔性电路板的外表面，使压电陶瓷片和柔性电路板固定于转向架上。3.根据权利要求2所述的一种转向架结构安全监测装置，其特征在于，所述的柔性电路薄膜层...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓旭，李永善，陈光，张斓，颜士博，杜运峰，詹超，
申请(专利权)人：上海铁路通信有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31