一种双轨式超声波探伤系统技术方案

本发明专利技术涉及一种双轨式超声波探伤系统，其包括运行在铁轨上的探伤小车、安装在探伤小车上的探伤装置和工控机；探伤装置安装在探伤小车的底侧且包括超声波探轮；超声波探轮安装有对中装置和预紧装置对中装置准确地对准铁轨，预紧装置使超声波探轮与铁轨之间有一定的压力，使超声波探轮正常滚动；超声波探伤轮内密封安装有用于负责检测铁轨不同位置的超声波发送与接收探头；工控机内部安装有超声波发送与接收数据采集板卡；超声波发送与接收数据采集板卡电连接超声波发送与接收探头，超声波发送与接收数据采集板卡采用PCI总线与外部PC机连接通讯。本发明专利技术可以自主行走、双轨同时检测的装置，降低探伤成本，减小铁路工人工作量。

A Dual-track Ultrasound Flaw Detection System

The invention relates to a dual-track ultrasonic flaw detection system, which comprises a flaw detection trolley running on the rails, a flaw detection device installed on the flaw detection trolley and an industrial computer; a flaw detection device is installed on the bottom side of the flaw detection trolley and includes an ultrasonic wheel detection device; an ultrasonic wheel detection device is installed with a alignment device and a pre-tightening device to align accurately with the rails, and a pre-tightening device to enable the ultrasonic wheel detection to align with the rails. There is a certain pressure between them to make the ultrasonic wheel roll normally; the inner seal of the ultrasonic flaw detection wheel is equipped with ultrasonic transmitting and receiving probes for detecting different positions of rails; the industrial computer is equipped with ultrasonic transmitting and receiving data acquisition card; the ultrasonic transmitting and receiving data acquisition card is electrically connected with the ultrasonic transmitting and receiving probe, and the number of ultrasonic transmitting and receiving is counted. Data acquisition board uses PCI bus to communicate with external PC. The device can walk independently and simultaneously detect two rails, reduce the cost of flaw detection and reduce the workload of railway workers.

【技术实现步骤摘要】
一种双轨式超声波探伤系统
本专利技术涉及无损检测领域，尤其涉及一种双轨式超声波探伤系统。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，铁路和轨道交通的重要作用越来越凸显，随着铁路的发展，相应的也增加我国铁路维修检测工作的任务和困难，由于铁路运输的体量大，一旦出现意外将会产生毁灭性的结果和不可估量的损失，这就要求我们铁路维修部门能够及时准确的检查出轨道中存在的损伤缺陷，确保轨道运行的安全可靠。目前我国铁路铁轨探伤手段主要分为小型手推式探伤车和大型探伤车，小型手推式探伤车效率低下，铁路工人工作量较大，需要花费大量时间进行人工判断；大型探伤车虽然速度较快，但造价昂贵，成本高昂，精度较低，设备数量有限。因此，需要研究一种双轨式超声波探伤系统，可以自主行走、双轨同时检测的装置，降低探伤成本，减小铁路工人的工作量。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出了一种结构设计合理、紧凑，操作便捷，安全可靠，探伤检测精准，可以自主行走、双轨同时检测的装置，降低探伤成本，减小铁路工人工作量的双轨式超声波探伤系统。本专利技术的技术方案如下：上述的双轨式超声波探伤系统，包括运行在铁轨上的探伤小车、安装在所述探伤小车上的探伤装置和工控机；所述探伤装置安装在所述探伤小车的底侧且包括超声波探轮；所述超声波探轮安装有对中装置和预紧装置对中装置准确地对准铁轨，所述预紧装置使所述超声波探轮与铁轨之间有一定的压力，使所述超声波探轮正常滚动；所述超声波探伤轮内密封安装有用于负责检测铁轨不同位置的超声波发送与接收探头；所述工控机内部安装有超声波发送与接收数据采集板卡；所述超声波发送与接收数据采集板卡电连接所述超声波发送与接收探头，所述超声波发送与接收数据采集板卡采用PCI总线与外部PC机连接通讯。所述双轨式超声波探伤系统，其中：所述超声波发送与接收数据采集板卡包括DSP控制芯片、片上存储器、FPGA控制芯片、AD转换模块、时钟源、电平转换模块、D/A模块、限幅保护电路、程控放大电路、可调滤波电路、电平变换电路和电源电路；所述限幅保护电路的信号输入端电连接所述超声波探轮内的超声波发送与接收探头，以接收所述超声波发送与接收探头发出的回波信号；所述限幅保护电路的信号输出端电连接所述程控放大电路，所述程控放大电路的输出端电连接所述可调滤波电路，所述可调滤波电路的输出端电连接所述电平变换电路，所述电平变换电路的输出端电连接所述A/D转换模块并通过所述A/D转换模块与所述FPGA控制芯片双向电连接；所述FPGA控制芯片与所述时钟源电连接，同时所述FPGA控制芯片还与所述A/D转换模块双向电连接；所述DSP控制芯片分别与所述片上存储器和电平转换模块电连接，且所述DSP控制芯片还通过PCI总线与外部PC机双向电连接；所述电平转换模块电连接所述A/D转换模块，同时还电连接所述D/A模块并通过所述D/A模块电连接所述程控放大电路；所述DSP控制芯片的型号是TMS320F28335；所述FPGA控制芯片的型号是EP4CE10NIOSALTERA；所述电源电路输入220V交流电压，输出±5V、1.5V、1.7V、3.3V电压。所述双轨式超声波探伤系统，其中：所述限幅保护电路由交流电源V10、电阻R11～R12、电容C11～C12、二极管D1A和二极管D2A连接组成；所述电阻R12一端连接所述交流电源V10的正极，另一端依次通过连接所述电容C11和C12连接至所述交流电源V10的负极；所述电阻R11一端连接所述交流电源V10的负极，另一端连接于所述电阻R12与电容C11之间；所述二极管D1A的阳极端连接于所述电容C11与电容C12之间，所述二极管D1A的阴极端连接所述交流电源V10的负极；所述二极管D2A的阴极端连接于所述电容C11与电容C12之间，所述二极管D1A的阳极端连接所述交流电源V10的负极；所述电阻R11的电阻值为1KΩ，所述电阻R12的电阻值为10KΩ，所述电容C11和C12的电容值为0.1μF。所述双轨式超声波探伤系统，其中：所述程控放大电路由交流电源V20、电阻R201～R214、电容C201～C212、运算放大器U21～U22、电压表XMM21～XMM22、示波器XSC21和0.1V电池DAinput连接组成；所述交流电源V20的正极连接所述运算放大器U21的同相输入端，所述交流电源V20的负极接地，所述运算放大器U21的反相输入端接地，所述运算放大器U21的负电源端连接-5V电源VCC_N，所述运算放大器U21的正电源端连接5V电源VCC_P，所述运算放大器U21的接地端接地，所述运算放大器U21的输出端连接所述电阻R207并通过所述电阻R207连接至所述运算放大器U22的同相输入端；所述电阻R202一端接地，另一端连接所述交流电源V20的正极；所述电压表XMM21的正极端连接于所述交流电源V20的正极；所述电容C201一端接地，另一端连接所述电阻R201并通过所述电阻R201连接所述运算放大器U21的同相输入端；所述电容C206一端接地，另一端连接所述运算放大器U21的负电源端；所述电容C210一端接地，另一端连接所述运算放大器U21的负电源端；所述电容C210一端连接接地，另一端连接所述运算放大器U21的负电源端；所述电阻R205一端连接5V电源VCC_P，另一端连接所述电阻R204并通过所述电阻R204连接于所述电容C201与电阻R201之间；所述电阻R206一端连接5V电源VCC_P，另一端连接所述电阻R203并通过所述电阻R203连接于所述电容C201与电阻R201之间；所述电容C205一端接地，另一端连接所述运算放大器U21的正电源端；所述电容C209一端接地，另一端连接所述运算放大器U21的正电源端；所述0.1V电池DAinput的负极接地，正极连接所述电阻R208并通过所述电阻R208分别连接所述运算放大器U21和U22；所述电容C204一端接地，另一端连接于所述0.1V电池DAinput的正极与所述电阻R208之间；所述电容C202一端接地，另一端连接所述运算放大器U22的同相输入端；所述运算放大器U22的反相输入端接地，所述运算放大器U22的负电源端连接-5V电源VCC_N，所述运算放大器U22的正电源端连接5V电源VCC_P，所述运算放大器U22的接地端接地，所述运算放大器U22的输出端连接所述电阻R214并通过所述电阻R214分别连接所述电压表XMM21和示波器XSC21；所述电容C208一端接地，另一端连接所述运算放大器U22的负电源端；所述电容C212一端接地，另一端连接所述运算放大器U22的负电源端；所述电阻R212一端连接5V电源VCC_P，另一端连接所述电阻R211并通过所述电阻R211连接于所述电容C203与电阻R209之间；所述电阻R213一端连接-5V电源VCC_N，另一端连接所述电阻R210并通过所述电阻R210连接于所述电容C203与电阻R209之间；所述电容C207一端接地，另一端连接5V电源VCC_P；所述电容C211一端接地，另一端连接5V电源VCC_P；所述运算放大器U21和U22采用的型号为AD603AR；所述电阻R203、电阻R204、电阻R210、电阻R211均为可调电阻且电阻值均为5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双轨式超声波探伤系统，包括运行在铁轨上的探伤小车、安装在所述探伤小车上的探伤装置和工控机；其特征在于：所述探伤装置安装在所述探伤小车的底侧且包括超声波探轮；所述超声波探轮安装有对中装置和预紧装置对中装置准确地对准铁轨，所述预紧装置使所述超声波探轮与铁轨之间有一定的压力，使所述超声波探轮正常滚动；所述超声波探伤轮内密封安装有用于负责检测铁轨不同位置的超声波发送与接收探头；所述工控机内部安装有超声波发送与接收数据采集板卡；所述超声波发送与接收数据采集板卡电连接所述超声波发送与接收探头，所述超声波发送与接收数据采集板卡采用PCI总线与外部PC机连接通讯。

【技术特征摘要】
1.一种双轨式超声波探伤系统，包括运行在铁轨上的探伤小车、安装在所述探伤小车上的探伤装置和工控机；其特征在于：所述探伤装置安装在所述探伤小车的底侧且包括超声波探轮；所述超声波探轮安装有对中装置和预紧装置对中装置准确地对准铁轨，所述预紧装置使所述超声波探轮与铁轨之间有一定的压力，使所述超声波探轮正常滚动；所述超声波探伤轮内密封安装有用于负责检测铁轨不同位置的超声波发送与接收探头；所述工控机内部安装有超声波发送与接收数据采集板卡；所述超声波发送与接收数据采集板卡电连接所述超声波发送与接收探头，所述超声波发送与接收数据采集板卡采用PCI总线与外部PC机连接通讯。2.如权利要求1所述的双轨式超声波探伤系统，其特征在于：所述超声波发送与接收数据采集板卡包括DSP控制芯片、片上存储器、FPGA控制芯片、AD转换模块、时钟源、电平转换模块、D/A模块、限幅保护电路、程控放大电路、可调滤波电路、电平变换电路和电源电路；所述限幅保护电路的信号输入端电连接所述超声波探轮内的超声波发送与接收探头，以接收所述超声波发送与接收探头发出的回波信号；所述限幅保护电路的信号输出端电连接所述程控放大电路，所述程控放大电路的输出端电连接所述可调滤波电路，所述可调滤波电路的输出端电连接所述电平变换电路，所述电平变换电路的输出端电连接所述A/D转换模块并通过所述A/D转换模块与所述FPGA控制芯片双向电连接；所述FPGA控制芯片与所述时钟源电连接，同时所述FPGA控制芯片还与所述A/D转换模块双向电连接；所述DSP控制芯片分别与所述片上存储器和电平转换模块电连接，且所述DSP控制芯片还通过PCI总线与外部PC机双向电连接；所述电平转换模块电连接所述A/D转换模块，同时还电连接所述D/A模块并通过所述D/A模块电连接所述程控放大电路；所述DSP控制芯片的型号是TMS320F28335；所述FPGA控制芯片的型号是EP4CE10NIOSALTERA；所述电源电路输入220V交流电压，输出±5V、1.5V、1.7V、3.3V电压。3.如权利要求2所述的双轨式超声波探伤系统，其特征在于：所述限幅保护电路由交流电源V10、电阻R11～R12、电容C11～C12、二极管D1A和二极管D2A连接组成；所述电阻R12一端连接所述交流电源V10的正极，另一端依次通过连接所述电容C11和C12连接至所述交流电源V10的负极；所述电阻R11一端连接所述交流电源V10的负极，另一端连接于所述电阻R12与电容C11之间；所述二极管D1A的阳极端连接于所述电容C11与电容C12之间，所述二极管D1A的阴极端连接所述交流电源V10的负极；所述二极管D2A的阴极端连接于所述电容C11与电容C12之间，所述二极管D1A的阳极端连接所述交流电源V10的负极；所述电阻R11的电阻值为1KΩ，所述电阻R12的电阻值为10KΩ，所述电容C11和C12的电容值为0.1μF。4.如权利要求2所述的双轨式超声波探伤系统，其特征在于：所述程控放大电路由交流电源V20、电阻R201～R214、电容C201～C212、运算放大器U21～U22、电压表XMM21～XMM22、示波器XSC21和0.1V电池DAinput连接组成；所述交流电源V20的正极连接所述运算放大器U21的同相输入端，所述交流电源V20的负极接地，所述运算放大器U21的反相输入端接地，所述运算放大器U21的负电源端连接-5V电源VCC_N，所述运算放大器U21的正电源端连接5V电源VCC_P，所述运算放大器U21的接地端接地，所述运算放大器U21的输出端连接所述电阻R207并通过所述电阻R207连接至所述运算放大器U22的同相输入端；所述电阻R202一端接地，另一端连接所述交流电源V20的正极；所述电压表XMM21的正极端连接于所述交流电源V20的正极；所述电容C201一端接地，另一端连接所述电阻R201并通过所述电阻R201连接所述运算放大器U21的同相输入端；所述电容C206一端接地，另一端连接所述运算放大器U21的负电源端；所述电容C210一端接地，另一端连接所述运算放大器U21的负电源端；所述电容C210一端连接接地，另一端连接所述运算放大器U21的负电源端；所述电阻R205一端连接5V电源VCC_P，另一端连接所述电阻R204并通过所述电阻R204连接于所述电容C201与电阻R201之间；所述电阻R206一端连接5V电源VCC_P，另一端连接所述电阻R203并通过所述电阻R203连接于所述电容C201与电阻R201之间；所述电容C205一端接地，另一端连接所述运算放大器U21的正电源端；所述电容C209一端接地，另一端连接所述运算放大器U21的正电源端；所述0.1V电池DAinput的负极接地，正极连接所述电阻R208并通过所述电阻R208分别连接所述运算放大器U21和U22；所述电容C204一端接地，另一端连接于所述0.1V电池DAinput的正极与所述电阻R208之间；所述电容C202一端接地，另一端连接所述运算放大器U22的同相输入端；所述运算放大器U22的反相输入端接地，所述运算放大器U22的负电源端连接-5V电源VCC_N，所述运算放大器U22的正电源端连接5V电源VCC_P，所述运算放大器U22的接地端接地，所述运算放大器U22的输出端连接所述电阻R214并通过所述电阻R214分别连接所述电压表XMM21和示波器XSC21；所述电容C208一端接地，另一端连接所述运算放大器U22的负电源端；所述电容C212一端接地，另一端连接所述运算放大器U22的负电源端；所述电阻R212一端连接5V电源VCC_P，另一端连接所述电阻R211并通过所述电阻R211连接于所述电容C203与电阻R209之间；所述电阻R213一端连接-5V电源VCC_N，另一端连接所述电阻R210并通过所述电阻R210连接于所述电容C203与电阻R209之间；所述电容C207一端接地，另一端连接5V电源VCC_P；所述电容C211一端接地，另一端连接5V电源VCC_P；所述运算放大器U21和U22采用的型号为AD603AR；所述电阻R203、电阻R204、电阻R210、电阻R211均为可调电阻且电阻值均为5KΩ；所述电阻R205、电阻R206、电阻R212、电阻R213的电阻值均为5.1KΩ；所述电阻R201、电阻R202、电阻R207、电阻R209的电阻值均为100Ω；所述电阻R208的电阻值为10KΩ；所述电阻R214的电阻值为50Ω；所述电容C201、电容C203、电容C205、电容C206、电容C207、电容C208的容量均为0.1μF；所述电容C2...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，焦尚彬，李玉军，
申请(专利权)人：宝鸡知为机电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61