一种车轮在线检测用电磁超声表面波系统抗干扰处理方法技术方案

本发明专利技术属于超声无损检测技术领域，具体涉及到一种车轮在线检测用电磁超声表面波系统抗干扰处理方法，在激励线圈和接收线圈上方布置铜网，下方设置铜箔；在永磁铁和壳体之间设置隔离层；将激励线圈对应的铜箔与高压激励电路通过导线连接并接地，将铜网、屏蔽层及接收线圈对应的铜箔分别与接收放大电路通过导线连接并统一接地，高压激励电路和接收放大电路均用屏蔽罩进行屏蔽处理；将电磁超声表面波传感器壳体分别与两侧钢轨连接并接地，接地均相互隔离。本发明专利技术可有效屏蔽微振和电磁干扰，可消除车轮在线检测中环境噪声对于电磁超声系统的干扰，从而保证对机车车轮缺陷检测的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种车轮在线检测用电磁超声表面波系统抗干扰处理方法


[0001]本专利技术属于超声无损检测
，具体涉及到一种车轮在线检测用电磁超声表面波系统抗干扰处理方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的高速发展，对于铁路运输的要求也越来越高，列车的高速化和重载化是铁路运输发展的两个主要方向，这对列车各部件的安全可靠服役提出了更高的要求。机车车轮是承载列车运行的主要部件，在列车运行时用于传递车轮和钢轨之间的驱动力和制动力，会受到撞击、循环应力、摩擦及高低温的作用，容易产生磨损、裂纹和剥离等损伤，严重时甚至导致事故的发生，给列车的安全、经济和高效运行带来了严峻的挑战。目前，车轮踏面损伤是其生产和服役中面临的首要问题，为了保证列车的安全运行需要定期检测在役车轮。
[0003]电磁超声检测技术具有非接触、无需耦合剂、适用于高速高温复杂工况检测环境等优势，在列车车轮踏面在线探伤方面具有较大的应用潜力。目前，国内的电磁超声车轮在线检测研究还停留在实验室样机研制阶段，产品化的电磁超声车轮踏面缺陷在线检测设备仅有源于德国的AUROPA
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系统，设备进口价格昂贵。
[0004]电磁超声检测设备对于噪声十分敏感，是导致其在工业应用方面发展缓慢的主要原因之一。针对火车车轮的在线检测应用，火车通过时车轮与钢轨之间的撞击和摩擦会产生微振动，钢轨中存在的轨道电流和机车发动机会产生较强的电磁干扰，这些干扰会严重影响电磁超声检测设备正常工作，甚至会将车轮检测的有效信号完全淹没，许多同类设备无法在工业现场应用都是由此导致。因此，有效克服车轮在线检测环境中的强电磁和微振干扰至关重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决现有技术的不足，提供一种基于电磁超声的机车车轮踏面缺陷在线检测系统及方法。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种车轮在线检测用电磁超声表面波系统抗干扰处理方法，包括电磁超声表面波传感器，所述电磁超声表面波传感器包括壳体，壳体上方设有防护板，在壳体内设置永磁铁，永磁体上方设置线圈背板，线圈背板上设置激励线圈和接收线圈，其中激励线圈与高压激励电路连接，接收线圈与接收放大电路连接，所述激励线圈和接收线圈上方布置一层铜网，铜网的铜线方向与激励线圈和接收线圈的导线方向垂直；所述激励线圈和接收线圈下方分别设置铜箔，铜箔单面导电，铜箔的导电面粘贴在永磁铁上；围绕壳体内壁在永磁铁和壳体之间设置隔离层，所述隔离层为三层结构，中间层为屏蔽层，屏蔽层两侧为吸声材料层；将激励线圈对应的铜箔与高压激励电路通过导线连接并接地，称为接地C，高压激励电路用屏蔽罩进行屏蔽处理；将铜网、屏蔽层及接收线圈对应的铜箔分别与接收放大电路通
过导线连接并统一接地，称为接地B，接收放大电路用屏蔽罩进行屏蔽处理；将电磁超声表面波传感器安装在两侧钢轨中间，将壳体分别与两侧钢轨通过导线连接并接地，称为接地A；所述接地A、接地B、接地C相互隔离。
[0007]优选的，所述铜网与激励线圈、接收线圈集成在一块PCB板上。
[0008]优选的，所述铜网的铜线线宽为0.2mm。
[0009]优选的，所述铜箔厚度为0.2mm。
[0010]优选的，所述屏蔽层为铜屏蔽层。
[0011]优选的，所述吸声材料层采用微孔橡胶或微孔聚苯乙烯制成。
[0012]本专利技术提出了一种车轮在线检测用电磁超声表面波系统抗干扰处理方法，可有效屏蔽微振和电磁干扰，可消除车轮在线检测中环境噪声对于电磁超声系统的干扰，从而保证对机车车轮缺陷检测的准确性。
附图说明
[0013]图1为本专利技术电磁超声表面波传感器结构示意图；图2为本专利技术激励线圈和接收线圈及铜网布置俯视图；图3为本专利技术抗干扰处理方法示意图。
[0014]图中，1铜网，2铜箔，3线圈背板，4防护板，5吸声材料层，6屏蔽层，7永磁铁，8激励线圈，9壳体，10接收线圈，11接地A，12接地B，13接地C，14钢轨，15高压激励电路，16接收放大电路。
具体实施方式
[0015]以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均属于本专利技术的保护范围。
[0016]现有的电磁超声表面波传感器包括壳体9，壳体9上方设有防护板4，在壳体9内设置永磁铁7，永磁铁7采用钕铁硼强磁材料。永磁体上方设置线圈背板3，线圈背板3的厚度大约在2
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3mm，采用导磁不导电材料，如铁氧体、层叠的硅钢片等，可以起到屏蔽永磁铁7和激励线圈8及接收线圈10之间电磁干扰的作用。线圈背板3上设置激励线圈8和接收线圈10，其中激励线圈8与高压激励电路15连接，接收线圈10与接收放大电路16连接，采用一发一收的工作方式，上述结构均为现有技术，这里不再过多赘述。
[0017]本专利技术的车轮在线检测用电磁超声表面波系统抗干扰处理方法，主要包括三大部分的改进：对现有电磁超声表面波传感器的改进；对现有检测系统的改进；对安装钢轨14进行抗干扰处理，下面一一详细介绍三部分的改进。
[0018]一、对现有电磁超声表面波传感器的改进如附图1所示，本专利技术在激励线圈8和接收线圈10上方布置一层铜网1，用于消除部分外界的电磁干扰，布置的铜网1平面尺寸与激励线圈8和接收线圈10相适应，铜网1的铜线方向与激励线圈8和接收线圈10的导线方向垂直，且铜网1的铜线密度在不影响电磁超声表面波传感器信号的前提下尽量增大。如附图2所示，本实施例以500kHz表面波线圈为例，激励线圈8和接收线圈10均由8匝导线组成，相邻导线的间距为3mm，铜网1的铜线方向垂直激励线圈8和接收线圈10的导线方向，在不影响信号的同时起到了较好的屏蔽干扰的作用。
[0019]优选的，本专利技术还可以将铜网1、激励线圈8、接收线圈10集成在一块PCB板（印刷电路板）上，采用PCB板制作时，铜网1的铜线线宽为0.2mm。
[0020]采用铜箔2对线圈与永磁铁7之间进行屏蔽，在激励线圈8和接收线圈10下方分别设置铜箔2，两个铜箔2独立分开，两个铜箔2的平面尺寸分别与激励线圈8、接收线圈10相适应。铜箔2单面导电，铜箔2的导电面为粘贴面，铜箔2导电面粘贴在永磁铁7上。本实施例优选铜箔2厚度为0.2mm。
[0021]采用隔离层对来自电磁超声表面波传感器壳体9的干扰进行屏蔽，来自壳体9的干扰包括电磁干扰和微振干扰。所述隔离层围绕壳体9内壁设置，隔离层位于永磁铁7和壳体9之间，隔离层为三层结构，其中中间层为屏蔽层6，屏蔽层6两侧为吸声材料层5。优选屏蔽层6为铜屏蔽层，主要屏蔽电磁干扰。内外两层为吸声材料制成，主要屏蔽微振干扰，吸声材料采用微孔橡胶、微孔聚苯乙烯等。
[0022]二、对现有检测系统的改进如附图3所示，系统中的激励线圈8的激励部分与高压激励电路15相连接，用于在被测车轮中激励出表面波；接收线圈10的接收部分与接收放大电路16相连接，用于接收被测车轮上的透射表面波或反射表面波。上述现有的检测系统这里不再过多赘述。本专利技术将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车轮在线检测用电磁超声表面波系统抗干扰处理方法，包括电磁超声表面波传感器，所述电磁超声表面波传感器包括壳体（9），壳体（9）上方设有防护板（4），在壳体（9）内设置永磁铁（7），永磁体上方设置线圈背板（3），线圈背板（3）上设置激励线圈（8）和接收线圈（10），其中激励线圈（8）与高压激励电路（15）连接，接收线圈（10）与接收放大电路（16）连接，其特征在于：所述激励线圈（8）和接收线圈（10）上方布置一层铜网（1），铜网（1）的铜线方向与激励线圈（8）和接收线圈（10）的导线方向垂直；所述激励线圈（8）和接收线圈（10）下方分别设置铜箔（2），铜箔（2）单面导电，铜箔（2）的导电面粘贴在永磁铁（7）上；围绕壳体（9）内壁在永磁铁（7）和壳体（9）之间设置隔离层，所述隔离层为三层结构，中间层为屏蔽层（6），屏蔽层（6）两侧为吸声材料层（5）；将激励线圈（8）对应的铜箔（2）与高压激励电路（15）通过导线连接并接地，称为接地C（13），高压激励电路（15）用屏蔽罩进行屏蔽处理；将铜网（1）、屏蔽层（6）及接收线圈（10）对应的铜箔（...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建伟，宋江锋，郭锐，马健，白雪，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：