一种钢轨轨底多向敏感阵列涡流检测方法技术

本发明专利技术涉及一种钢轨轨底多向敏感阵列涡流检测方法，涡流探头成排布置，排与排之间设有屏蔽条，排与排之间的探头交错布置，组成阵列涡流复合探头，阵列涡流复合探头设置在钢轨轨底，并由实时随动装置驱动，阵列涡流复合探头的探测范围将轨底横向全覆盖；阵列涡流复合探头在钢轨轨底表面的表面和近表面产生多方向复杂变换的涡流和电磁场，当轨底表面上的“0～90°”的各方向缺陷经过阵列涡流复合探头的检测区域时，引起的涡流变化，涡流变化引起空间电磁场变化，电磁场变化信号被检测线圈检测到最大变化信号，将检测到的最大变化信号传送到多频分析涡流探伤仪。优点是：能够检测钢轨轨底表面0‑90°的各方向缺陷。

A Method of Eddy Current Detection for Multi-directional Sensitive Array on Rail Bottom

【技术实现步骤摘要】
一种钢轨轨底多向敏感阵列涡流检测方法
本专利技术属于钢轨轨底无损检测领域，特别涉及一种对钢轨轨底各类自然缺陷的多向敏感阵列涡流检测方法。
技术介绍
EN13674.4-2006(欧标)和TB/T2344-2012(铁标)均规定应对钢轨全长轨底面进行自动检测，检测灵敏度为：人工矩形槽：宽0.5mm，深1mm，长20mm和人工矩形槽宽0.5mm，深1.5mm，长10mm。国内钢轨厂轨底质量检查均采用人工镜面方式，闭口缺陷无法检出同时易形成检查人员肉眼疲劳漏检。国内各钢轨厂涡流探伤设备检测纵向缺陷均靠高速旋转圆盘式探头来实现，检测过程中探头与被检测面间提离间隙不稳定，误漏报警时有发生，检测准确率低，无法有效检出0～90°的各方向缺陷，造成国内攀钢、包钢、武钢、邯钢和鞍钢的进口涡流探伤设备无法指导实际生产检测。现有的涡流检测技术仅能实现涡流探头垂直扫查缺陷时，缺陷反馈的信号幅值与信噪比能被仪器接受并提取出有用的缺陷信息，如：当缺陷与探头扫查方向成一定角度甚至平行，缺陷将无法检出。同时现有涡流探头对提离间隙反应敏感，提离间隙大于极限值漏检，小于极限值易产生误报警，影响检测的准确率。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种钢轨轨底多向敏感阵列涡流检测方法，能够检测钢轨轨底表面0-90°的各方向缺陷，可解决国外涡流检测设备采用高速旋转的盘式探头在检测过程中的提离间隙不稳定造成的检测准确率低等问题，采用涡流探头，简化机械装置和减少设备占地空间同时大幅度提高涡流探伤机的检测准确率，防止带有表面缺陷的钢轨铺上铁路线，提高铁路运行安全稳定性。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种钢轨轨底多向敏感阵列涡流检测方法，包括以下步骤：1)将2～N个涡流探头固定在壳体内，涡流探头成排布置，排与排之间设有屏蔽条，排与排之间的探头交错布置，组成阵列涡流复合探头，阵列涡流复合探头设置在钢轨轨底，并由实时随动装置驱动，阵列涡流复合探头的探测范围将轨底横向全覆盖；2)阵列涡流复合探头在钢轨轨底表面的表面和近表面产生多方向复杂变换的涡流和电磁场，当轨底表面上的“0～90°”的各方向缺陷经过阵列涡流复合探头的检测区域时，引起的涡流变化，涡流变化引起空间电磁场变化，电磁场变化信号被2～N个涡流探头的n组检测线圈中某个检测线圈检测到最大变化信号，将检测到的最大变化信号传送到多频分析涡流探伤仪，涡流探伤仪将检测并显示出缺陷反馈最大信号，实现钢轨轨底表面缺陷的准确检测。所述的涡流探头包括检测线圈、激励线圈、接线柱、插座、探头壳体，激励线圈与检测线圈固定在探头壳体内，激励线圈水平设置，检测线圈垂直设置在激励线圈上方，检测线圈为两个以上，检测线圈沿激励线圈的中心轴轴向均布，检测线圈缠绕在多棱柱结构上，检测线圈相互间串联，检测线圈、激励线圈分别引出两根信号线，信号线与接线柱连接，接线柱固定在插座内，激励线圈为圆环形。所述的实时随动装置包括基座、轨底涡流水平实时随动机构、轨底涡流垂直实时随动机构，轨底涡流水平实时随动机驱动涡流探头在水平方向随钢轨轨腰运动，轨底涡流垂直实时随动机构驱动涡流探头在垂直方向随钢轨底面运动；所述的轨底涡流水平实时随动机构包括水平随动基板、水平随动交叉滚子轴承、水平动作气缸、水平随动压缩弹簧、探头水平位置定位轮、水平定位轮板、水平随动滑板，水平随动基板安装在基座上，水平随动基板通过水平随动交叉滚子轴承与水平随动滑板连接，水平动作气缸的推杆与水平随动滑板连接，水平动作气缸的推杆上套装有水平随动压缩弹簧，探头水平位置定位轮和水平定位轮板安装在水平随动滑板上，当探头水平位置定位轮压靠在钢轨轨腰侧面时，水平随动压缩弹簧处于收缩状态；所述的轨底涡流垂直实时随动机构包括垂直随动基板、垂直随动滑板、垂直随动交叉滚子轴承、垂直动作气缸、垂直随动压缩弹簧、间隙定位轮，垂直随动基板与水平随动滑板连接，垂直随动基板通过垂直随动交叉滚子轴承与垂直随动滑板连接，垂直动作气缸的推杆与垂直随动滑板连接，垂直动作气缸的推杆上套装有垂直随动压缩弹簧，间隙定位轮和涡流探头均通过探头连接板固定在垂直随动滑板上，当间隙定位轮抵靠在钢轨轨底面时，垂直随动压缩弹簧处于收缩状态，涡流探头设置在钢轨轨底面下方。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：钢轨轨底多向敏感阵列涡流检测方法，能够检测钢轨轨底表面0-90°的各方向缺陷，可解决国外涡流检测设备采用高速旋转的盘式探头在检测过程中的提离间隙不稳定造成的检测准确率低等问题。采用涡流探头，简化了机械装置和减少设备占地空间同时大幅度提高涡流探伤机的检测准确率，防止带有表面缺陷的钢轨铺上铁路线，提高了铁路运行安全稳定性。经过涡流样轨30次动态测试，所有纵向和横向人工缺陷漏报警率为零，误报率≤3％。同时对0.5×1.5×10mm(B×H×L)和0.5×1.0×20mm(B×H×L)的人工缺陷用多向敏感涡流探头进行0～90°各角度扫查，检测验证本专利技术的钢轨轨底多向敏感涡流探头可有效检出不同方向的缺陷，而且0～90°各角度缺陷回波信号幅值波动≤3dB。实际生产检测中多向敏感阵列涡流探头布于轨底宽度区域，可有效检出钢轨轨底表面各方向的实际冶金和轧制产生的各类缺陷。附图说明图1是涡流探头的结构示意图。图2是阵列涡流复合探头的涡流探头布置图。图3是阵列涡流复合探头的工作状态图。图4是实时随动装置的主视图。图5是实时随动装置的侧视图。图6是阵列涡流复合探头检测钢轨轨底人工缺陷示意图。图中：1-检测线圈A2-检测线圈B3-检测线圈C4-激励线圈5-探头壳体6-接线柱7-插座8-屏蔽条9-壳体10-钢轨11-轨底12-矩形槽13-水平动作气缸14-水平随动压缩弹簧15-水平随动滑板16-水平随动基板17-水平随动交叉滚子轴承18-水平定位轮板19-探头水平位置定位轮20-垂直随动交叉滚子轴承21-阵列涡流复合探头22-垂直随动滑板23-垂直随动基板24-垂直随动压缩弹簧25-垂直动作气缸26-横梁27-探头连接板28-基座29-间隙定位轮。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术进行详细地描述，但是应该指出本专利技术的实施不限于以下的实施方式。见图1-图6，一种钢轨轨底多向敏感阵列涡流检测方法，包括以下步骤：1)将2～N个涡流探头固定在壳体内，涡流探头成排布置，排与排之间设有屏蔽条，排与排之间的探头交错布置，组成阵列涡流复合探头21，阵列涡流复合探头21设置在钢轨轨底，并由实时随动装置驱动；2)阵列涡流复合探头21在钢轨轨底表面的表面和近表面产生多方向复杂变换的涡流和电磁场，当轨底表面上的“0～90°”的各方向缺陷经过阵列涡流复合探头21的检测区域时，引起的涡流变化，涡流变化引起空间电磁场变化，电磁场变化信号被2～N个涡流探头的n组检测线圈中某个检测线圈检测到最大变化信号，将检测到的最大变化信号传送到多频分析涡流探伤仪，涡流探伤仪将检测并显示出缺陷反馈最大信号，实现钢轨轨底表面缺陷的准确检测。见图2、图3，涡流探头包括检测线圈、激励线圈4、接线柱6、插座7、探头壳体5，激励线圈4与检测线圈固定在探头壳体5内，1个激励线圈4水平绕制并水平放置，检测线圈垂直设置在激励线圈4上方，检测线圈为2～N个，检测线圈沿激励线圈4的中心轴轴向均布，检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢轨轨底多向敏感阵列涡流检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将2～N个涡流探头固定在壳体内，涡流探头成排布置，排与排之间设有屏蔽条，排与排之间的探头交错布置，组成阵列涡流复合探头，阵列涡流复合探头设置在钢轨轨底，并由实时随动装置驱动，阵列涡流复合探头的探测范围将轨底横向全覆盖；2)阵列涡流复合探头在钢轨轨底表面的表面和近表面产生多方向复杂变换的涡流和电磁场，当轨底表面上的“0～90°”的各方向缺陷经过阵列涡流复合探头的检测区域时，引起的涡流变化，涡流变化引起空间电磁场变化，电磁场变化信号被2～N个涡流探头的n组检测线圈中某个检测线圈检测到最大变化信号，将检测到的最大变化信号传送到多频分析涡流探伤仪，涡流探伤仪将检测并显示出缺陷反馈最大信号，实现钢轨轨底表面缺陷的准确检测。

【技术特征摘要】
1.一种钢轨轨底多向敏感阵列涡流检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将2～N个涡流探头固定在壳体内，涡流探头成排布置，排与排之间设有屏蔽条，排与排之间的探头交错布置，组成阵列涡流复合探头，阵列涡流复合探头设置在钢轨轨底，并由实时随动装置驱动，阵列涡流复合探头的探测范围将轨底横向全覆盖；2)阵列涡流复合探头在钢轨轨底表面的表面和近表面产生多方向复杂变换的涡流和电磁场，当轨底表面上的“0～90°”的各方向缺陷经过阵列涡流复合探头的检测区域时，引起的涡流变化，涡流变化引起空间电磁场变化，电磁场变化信号被2～N个涡流探头的n组检测线圈中某个检测线圈检测到最大变化信号，将检测到的最大变化信号传送到多频分析涡流探伤仪，涡流探伤仪将检测并显示出缺陷反馈最大信号，实现钢轨轨底表面缺陷的准确检测。2.根据权利要求1所述的一种钢轨轨底多向敏感阵列涡流检测方法，其特征在于，所述的涡流探头包括检测线圈、激励线圈、接线柱、插座、探头壳体，激励线圈与检测线圈固定在探头壳体内，激励线圈水平设置，检测线圈垂直设置在激励线圈上方，检测线圈为两个以上，检测线圈沿激励线圈的中心轴轴向均布，检测线圈缠绕在多棱柱结构上，检测线圈相互间串联，检测线圈、激励线圈分别引出两根信号线，信号线与接线柱连接，接线柱固定在插座内，激励线圈为圆环形。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马东，丁宁，韩峰，刘思洋，卜俊男，林东盛，李响，方志刚，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21