磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置，外壳后端连接有尾座，超磁致伸缩薄膜的前端安装有探头，超磁致伸缩薄膜的后端与薄膜压片位于夹持块矩形槽内，夹持块的后端位于尾座矩形槽内还设有一个永磁体垫片，外壳前端连接有端盖，外壳两侧设有外壳支座，外壳支座设有外壳支座螺柱，外壳的内腔位于端盖和尾座之间设有线圈骨架，线圈骨架外侧缠绕有拾取线圈，线圈骨架处外侧的外壳还设有导线孔。本发明专利技术用两块永磁铁为超磁致伸缩薄膜提供偏置磁场，以拾取线圈拾取发电过程产生的电能，实现了将火车行进过程与铁轨产生的振动信号转化为电信号输出过程。

Magnetostrictive thin film passive rail flaw detection device

The invention relates to a magnetostrictive film passive rail flaw detection device. The rear end of the shell is connected with a tail seat. The front end of the giant magnetostrictive film is installed with a probe. The back end of the giant magnetostrictive film is located in the rectangular slot of the clamping block, and the back end of the clamping block is located in the tail seat slot and also has a permanent magnet gasket. The front end of the shell is connected with an end cover, and the outer shell is provided with a shell support. The outer shell is provided with a shell support stud. The inner cavity of the outer shell is provided with a coil skeleton between the end cover and the tail seat. The outer outer shell of the coil skeleton is winding with a pick-up coil, and the outer shell outside the frame is also provided with a wire hole. The invention uses two permanent magnets to provide the bias magnetic field for the giant magnetostrictive film, so as to pick up the coil to pick up the electric energy generated by the generation process, and realize the transformation of the vibration signals produced by the train moving process and the rail to the electrical signal output.

【技术实现步骤摘要】
磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置
本专利技术属于磁致伸缩无源检测领域，特别涉及一种以磁致伸缩薄膜为核心元件，通过检测由火车经过铁轨产生的振动所转化电信号，对铁轨健康状态探测的一种磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置。
技术介绍
随着我国高速铁路的飞速发展，部分干线列车最高时速可达到200公里以上，由于列车在运行的过程会对钢轨产生摩擦、挤压、弯曲以及冲击作用，因此导致了轨道各种各样的伤损。同时由于我国繁忙的运输量，加之较差的线路状况，使得我国的钢轨损伤率很高。也时常发生钢轨因损伤而出现事故的状况，严重威胁了车辆的运行安全和人民的生命财产，铁轨伤损的实时检测显得尤为重要。目前，铁路轨道的常规探伤采用超声波探伤法，但只限于标准轨，而道岔部位由于其截面不规则，超声波和其他传统探伤方法均无能为力，迄今尚是一个盲区，只能靠人工手锤敲和目视巡检解决；同时，超声波探伤法附加条件多：需要清理轨面，需要不断施加耦合剂：水(寒冬季节为防止水冻结，还需往水中添加酒精)，需6至7人配合，操作繁锁、检测成本高、分辨率低、速度慢；另一方面，超声波法只能检出已经发生伤损部位，而不能检出将要发生．伤损或濒临伤损的部位。超磁致伸缩材料具有机械能与电磁能间的双向可逆换能特性，超磁致伸缩逆效应是该材料具有的重要物理效应之一，磁致伸缩逆效应是指磁致伸缩材料在受外力的作用下，内部发生应变，材料的磁化状态发生变化的现象。利用超磁致伸缩材料所具有的受力作用后发生磁致伸缩逆效应的特性，收集火车在铁轨上运行时的振动能量，将振动机械能转化为变化的磁能，再结合线圈的法拉第电磁效应，即可实现将振动机械能转换为电信号过程。因此通过此原理，可利用监测到的电信号对铁轨接触过程中的振动进行检测，进而根据振动对铁轨健康状态检测。在此过程中不需要外界电源的介入参与此过程，达到无源监测的目的。目前关于铁轨探伤装置的研究，是基于超声波无损检测原理而实现的。例如在2013年电子测试第13期3-10页发表的一种铁轨超声探伤信号的实时处理方法研究中被提出了，利用超声伤损检测方法对对铁轨状态进行检测，采用脉冲反射法利用超声波脉冲照射到两种不同介质分界面上，在边界处所产生的反射现象进行检测。有极少量科研院所开始开展将超磁致伸缩材料应用于轨道探伤中的研究。在2012年电子科技学报第25卷第8期发表的基于磁致伸缩换能器的铁轨无线监测系统设计中提出一种基于铁轨压力的逆磁致伸缩换能器用于轨道探伤，文中提出采用基于磁致伸缩材料的换能器，将列车运行时对铁轨的产生巨大压力能量转化为电能。但是，利用超磁致伸缩薄膜材料测量铁轨振动实现铁轨探伤装置的研究，却鲜有报道。
技术实现思路
专利技术目的针对现有的轨道探伤装置的现状，专利技术一种以超磁致伸缩薄膜为核心元件利用两块永磁铁为超磁致伸缩薄膜提供预磁化磁场，用拾取线圈拾取并输出电能的磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置，无需外界电源介入，通过将列车行进时产生的振动能量转化为电信号从而实现对铁轨健康状态实时监测的目的。技术方案一种磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置，其特征在于：包括端盖、外壳、探头、超磁致伸缩薄膜、拾取线圈、线圈骨架、夹持块、薄膜压片、永磁体垫片、尾座和外壳支座，外壳后端连接有尾座，尾座前端中心开有尾座矩形槽，矩形槽内设有开有夹持块矩形槽的夹持块，超磁致伸缩薄膜的前端安装有探头，超磁致伸缩薄膜的后端与薄膜压片位于夹持块矩形槽内，夹持块的一侧设有夹持块螺栓，夹持块螺栓一端顶在薄膜压片的一侧，将超磁致伸缩薄膜的后端与薄膜压片固定于夹持块矩形槽内；尾座螺纹侧设有尾座螺栓，尾座螺栓的一端顶在夹持块的一侧，将夹持块固定于尾座矩形槽内，夹持块的后端位于尾座矩形槽内还设有一个永磁体垫片，外壳前端连接有端盖，外壳两侧设有外壳支座，外壳支座设有外壳支座螺柱，外壳的内腔位于端盖和尾座之间设有线圈骨架，线圈骨架外侧缠绕有拾取线圈，线圈骨架处外侧的外壳还设有导线孔。所述端盖和线圈骨架中心皆开有矩形通孔。所述探头为四棱锥台，探头下方端面为斜面，斜率为1:4；探头右端面中心处打有矩形槽，槽的长宽尺寸与超磁致伸缩薄膜的截面长宽尺寸相同。所述夹持块开有的夹持块矩形槽槽底设有两条半圆形凸起导轨，薄膜压片底部有两个半圆形的缺口，与夹持块矩形槽中两个半圆形轨道配合。所述探头和永磁体垫片的材料为永磁铁。本磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置整体结构为轴对称结构。优点及效果本专利技术具有如下优点和有益效果：本专利技术以超磁致伸缩薄膜为核心元件，用两块永磁铁为超磁致伸缩薄膜提供偏置磁场，以拾取线圈拾取发电过程产生的电信号，实现了将火车行进过程产生的振动能量转化为电信号输出的过程。与基于超声波轨道探伤装置相比该装置不需要外部电源和定时的额外的人力探测，不影响火车的的正常行驶；材料发电不存在疲劳、老化问题，且不存在去极化失效问题，因而工作性能更可靠；它在室温下有高达0.15%应变量，故检测信号灵敏，因此较小振幅条件也可输出电压。超磁致伸缩薄膜上安装的探头使超磁致伸缩薄膜能更加的贴合铁轨，振动时产生的电信号也更加准确。附图说明图1为磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置装配示意图；图2为磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置的俯视图；图3为磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置的A-A剖视图；图4为外壳的前视图；图5为外壳的B-B剖视图；图6为尾座的示意图；图7为探头示意图；图8为薄膜压片的示意图；图9为夹持块的示意图；图10为线圈骨架示意图；图11为端盖的前视图；图12为磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置与铁轨的安装示意图。附图标记说明：1-端盖，2-外壳，3-外壳支座螺柱，4-探头，5-超磁致伸缩薄膜，6-端盖螺钉，7-拾取线圈，8-线圈骨架，9-夹持块，10-薄膜压片，11-永磁体垫片，12-尾座，13-夹持块螺栓，14-尾座螺栓，15-导线孔，16-外壳支座。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12所示：一种磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置，本磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置整体结构为轴对称结构，包括端盖1、外壳2、探头4、超磁致伸缩薄膜5、拾取线圈7、线圈骨架8、夹持块9、薄膜压片10、永磁体垫片11、尾座12和外壳支座16，外壳2后端螺纹连接有尾座12，尾座12前端中心开有尾座矩形槽，矩形槽内设有开有夹持块矩形槽的夹持块9，超磁致伸缩薄膜5的前端安装有材料为永磁铁的探头4，探头4为四棱锥台，探头4下方端面为斜面，斜率为1:4；探头4右端面中心处打有矩形槽，槽的长宽尺寸与超磁致伸缩薄膜5的截面长宽尺寸相同；超磁致伸缩薄膜5的后端与薄膜压片10位于夹持块矩形槽内，夹持块9的一侧设有夹持块螺栓13，夹持块螺栓13一端顶在薄膜压片10的一侧，将超磁致伸缩薄膜5的后端与薄膜压片10固定于夹持块矩形槽内；尾座12螺纹侧设有尾座螺栓14，尾座螺栓14的一端顶在夹持块9的一侧，将夹持块9固定于尾座矩形槽内，夹持块9的后端位于尾座矩形槽内还设有一个材料为永磁铁的永磁体垫片11，夹持块9开有的夹持块矩形槽槽底设有两条半圆形凸起导轨，薄膜压片10底部有两个半圆形的缺口，与夹持块矩形槽中两个半圆形轨道配合，薄膜压片10装夹的时候配合处能够沿着凸起导轨在一定范围内移动，定位准确。永磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置，其特征在于：包括端盖、外壳、探头、超磁致伸缩薄膜、拾取线圈、线圈骨架、夹持块、薄膜压片、永磁体垫片、尾座和外壳支座，外壳后端连接有尾座，尾座前端中心开有尾座矩形槽，矩形槽内设有开有夹持块矩形槽的夹持块，超磁致伸缩薄膜的前端安装有探头，超磁致伸缩薄膜的后端与薄膜压片位于夹持块矩形槽内，夹持块的一侧设有夹持块螺栓，夹持块螺栓一端顶在薄膜压片的一侧，将超磁致伸缩薄膜的后端与薄膜压片固定于夹持块矩形槽内；尾座螺纹侧设有尾座螺栓，尾座螺栓的一端顶在夹持块的一侧，将夹持块固定于尾座矩形槽内，夹持块的后端位于尾座矩形槽内还设有一个永磁体垫片，外壳前端连接有端盖，外壳两侧设有外壳支座，外壳支座设有外壳支座螺柱，外壳的内腔位于端盖和尾座之间设有线圈骨架，线圈骨架外侧缠绕有拾取线圈，线圈骨架处外侧的外壳还设有导线孔。

【技术特征摘要】
1.一种磁致伸缩薄膜式无源铁轨探伤装置，其特征在于：包括端盖、外壳、探头、超磁致伸缩薄膜、拾取线圈、线圈骨架、夹持块、薄膜压片、永磁体垫片、尾座和外壳支座，外壳后端连接有尾座，尾座前端中心开有尾座矩形槽，矩形槽内设有开有夹持块矩形槽的夹持块，超磁致伸缩薄膜的前端安装有探头，超磁致伸缩薄膜的后端与薄膜压片位于夹持块矩形槽内，夹持块的一侧设有夹持块螺栓，夹持块螺栓一端顶在薄膜压片的一侧，将超磁致伸缩薄膜的后端与薄膜压片固定于夹持块矩形槽内；尾座螺纹侧设有尾座螺栓，尾座螺栓的一端顶在夹持块的一侧，将夹持块固定于尾座矩形槽内，夹持块的后端位于尾座矩形槽内还设有一个永磁体垫片，外壳前端连接有端盖，外壳两侧设有外壳支座，外壳支座设有外壳支座螺柱，外壳的内腔位于端盖和尾座之间设有线圈骨架，线圈骨架外侧缠绕有拾取线圈，线圈骨架处外侧的外壳还设有导线孔。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧芳，高爽，赵俊杰，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21