CN109374753B - 探轮测试装置、测试系统和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢轨探伤领域，公开了一种探轮测试装置、测试系统和测试方法，所述探轮测试装置包括：框架，所述框架包括框架主体和设置在所述框架主体上的用于安装探轮的安装支架；和试块，所述试块安装在所述框架主体上且用于位于所述探轮上方，所述试块上设置有用于与所述探轮上的非零度换能器对应的平底孔，所述试块能相对于所述安装支架移动以使得所述非零度换能器发射的波经所述试块折射后能够垂直入射所述平底孔的底面。本发明提供的探轮测试装置、测试系统和测试方法，能够对探轮内的非零度换能器的传输路径和性能进行测试，保证探轮的整体使用性能良好，有利于提高探伤质量和效率。

Description

探轮测试装置、测试系统和测试方法

技术领域

本发明涉及钢轨探伤领域，具体地涉及一种探轮测试装置、测试系统和测试方法。

背景技术

目前，铁路部门广泛采用钢轨探伤车对钢轨进行周期性探伤，探伤车探伤系统一般安装有六个轮探，通过探轮中的换能器发射和接收超声波来检测钢轨内部的伤损，每个探轮的内部通常安装有不同发射角度的五个超声波换能器，例如，0°换能器，三个平行的70°换能器和一个37°的换能器，为了保证探轮的检测效果，每次出车前，需对探轮进行测试。

现有对探轮进行测试时，一般仅通过示波器查看零度换能器的出波情况来将零度换能器调整到正对钢轨的位置，该位置称为探轮的零位，此时探轮内部的零度换能器发射的声波垂直入射钢轨面，超声回波信号最强，达到最高值，检测效果最佳，但无法对其他角度的换能器(非零度换能器，例如70°换能器和37°换能器)的传输路径和性能进行测试，无法保证整个探轮的使用性能，影响探伤检测质量与效率。

因此，存在设计一种能够对探轮内的非零度换能器的传输路径和性能进行测试的探轮测试装置的需要。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的无法测试探轮内的非零度能器的传输路径和性能的问题，提供一种探轮测试装置，该探轮测试装置能够对探轮内的非零度换能器的传输路径和性能进行测试。

本发明的再一目的是为了提供一种包括上述探轮测试装置的测试系统。

本发明的又一目的是为了提供一种包括上述测试系统的测试方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种探轮测试装置，所述探轮测试装置包括：框架，所述框架包括框架主体和设置在所述框架主体上的用于安装探轮的安装支架；和试块，所述试块安装在所述框架主体上且用于位于所述探轮上方，所述试块上设置有用于与所述探轮上的非零度换能器对应的平底孔，所述试块能相对于所述安装支架移动以使得所述非零度换能器发射的波经所述试块折射后能够垂直入射所述平底孔的底面。

在上述技术方案中，在将探轮调零后，将试块相对安装支架/探轮移动至使示波器的显示屏上显示的对应非零度换能器的回波幅值最高的位置，此时非零度换能器发射的波经试块折射后能够垂直入射平底孔的底面，通过示波器显示的回波信号可测试非零度换能器的传输路径是否良好，并且将回波幅值调整到设定值后通过将非零度换能器的灵敏度值与参考值对比可测试非零度换能器的灵敏度性能是否满足要求，从而实现了对探轮内的非零度换能器的传输路径和性能进行测试的目的，保证探轮内的换能器均处于较佳状态，使探轮的整体使用性能良好，有利于提高探伤质量和效率。

优选地，所述平底孔设置有多个，且多个所述平底孔用于分别对应所述探轮上设置的多个所述非零度换能器。

优选地，所述试块具有用于朝向所述探轮的平的试验面，所述平底孔包括设置在所述试块的与所述试验面相邻的第一侧面上的第一平底孔和设置在与所述第一侧面相对的第二侧面上的第二平底孔。

优选地，沿所述探轮的中心线方向间隔设置有多个所述第一平底孔，多个所述第一平底孔的底面平行设置；所述第一平底孔的底面与所述试验面之间的第一夹角和所述第二平底孔的底面与所述试验面之间的第二夹角不同。

优选地，所述试块沿垂直于所述试验面的法线的方向的高度的取值范围为120mm-190mm。

优选地，所述探轮测试装置还包括用于驱动所述试块相对所述安装支架移动的移动部件，所述移动部件包括相对所述框架可转动设置的丝杠和套装在所述丝杠上的滑块，所述试块与所述滑块固定连接。

优选地，所述移动部件包括固定设置在所述框架上的安装座，所述安装座包括底板和相对间隔地设置在所述底板上的两个侧板，所述丝杠可转动地设置在两个所述侧板上。

优选地，所述底板上设置有位于所述丝杠的两侧且与所述滑块滑动配合的滑轨。

本发明第二方面提供一种测试系统，所述测试系统包括：探轮，所述探轮上设置有零度换能器和非零度换能器；示波器，所述零度换能器和所述非零度换能器分别与所述示波器连接；和上述的探轮测试装置，所述探轮安装在所述探轮测试装置的所述安装支架上，其中，所述非零度换能器与所述试块上的所述平底孔对应，且所述非零度换能器发射的波经所述试块折射后能够垂直发射至所述平底孔的底面。

本发明第三方面提供一种测试方法，所述测试方法使用上述的测试系统，所述测试方法包括：将探轮固定在使零度换能器发射的波垂直入射试块的零位；调整所述示波器使所述零度换能器在所述示波器的显示屏上显示的回波幅值到达第一设定高度时将所述零度换能器的灵敏度值与第一参考值对比，判断所述零度换能器是否合格；将所述试块相对于所述探轮移动至使所述显示屏上显示的所述非零度换能器的回波幅值最高的位置，此时所述非零度换能器发射的波经所述试块折射后能够垂直发射至所述平底孔的底面；调整所述示波器使所述非零度换能器在所述显示屏上的回波幅值到达第二设定值时将所述非零度换能器的灵敏度值与第二参考值对比，判断所述非零度换能器是否合格。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的测试系统的结构示意图；

图2是本发明优选实施方式的试块的结构示意图；

图3是本发明优选实施方式的移动部件的结构示意图；

图4是本发明优选实施方式的移动部件的局部剖视图。

附图标记说明

1 框架 11 框架主体

12 安装支架 2 试块

21 平底孔 211 第一平底孔

212 第二平底孔 22 试验面

23 第一侧面 24 第二侧面

3 移动部件 31 丝杠

32 滑块 33 安装座

331 底板 332 侧板

34 滑轨 35 安装结构

36 手摇柄 10 探轮

101 零度换能器 102 非零度换能器

20 探轮测试装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

本发明一方面提供一种探轮测试装置，所述探轮测试装置包括框架1和试块2，所述框架1包括框架主体11和设置在所述框架主体11上的用于安装探轮的安装支架12，所述试块2安装在所述框架主体11上且用于位于所述探轮上方，所述试块2上设置有用于与所述探轮上的非零度换能器对应的平底孔21，所述试块2能相对于所述安装支架12移动以使得所述非零度换能器发射的波经所述试块2折射后能够垂直入射所述平底孔21的底面。其中，试块2用于模拟待测伤部件，例如钢轨，试块2一般为矩形体结构，而试块2上的平底孔21用于人工模拟损伤。

如图1所示，在将探轮调零后(此时试块2接触探轮且探轮上的零度换能器发射的波垂直入射试块2)，将试块2相对安装支架/探轮移动至使示波器的显示屏上显示的对应非零度换能器的回波幅值最高的位置，此时非零度换能器发射的波经试块2折射后能够垂直入射平底孔21的底面，通过示波器显示的回波信号可测试非零度换能器的传输路径是否良好，并且将回波幅值调整到设定值后通过将非零度换能器的灵敏度值与参考值对比可测试非零度换能器的灵敏度性能是否满足要求，从而实现了对探轮内的非零度换能器的传输路径和性能进行测试的目的，保证探轮内的换能器均处于较佳状态，使探轮的整体使用性能良好，有利于提高探伤质量和效率。

为了检测钢轨不同位置处的缺陷，探轮内的换能器的数量一般为多个，例如5个，并且多个换能器的安装角度也不同，例如一个0°换能器，三个70°换能器(换能器发射的波经试块折射后与法线方向的夹角为70°)，一个37°换能器(换能器发射的波经试块折射后与法线方向的夹角为37°)，为了保证探轮测试装置能够测试每个换能器的传输路径和性能，因此优选地，所述平底孔21设置有多个，且多个所述平底孔21用于分别对应所述探轮上设置的多个所述非零度换能器。这里的“对应”是指相对安装支架12/探轮移动试块2时能够将试块2移动至使非零度换能器发射的波经试块2折射后能够垂直入射对应的平底孔21的底面。另外，为了方便加工，通常设置平底孔21为圆孔且底面与孔的轴线垂直，这样方便确定平底孔21的底面的位置及角度，例如可以通过确定平底孔21的深度及轴线的角度来确定底面的位置及角度。当然，在孔为不规则的孔或者孔的轴线与底面不垂直时，还是需要确定孔的底面的位置是否能够与非零度换能器对应。

为了方便将多个平底孔21设置在试块2上，同时能够实现非零度换能器发射的波经过试块2折射后能够垂直入射对应的平底孔21的底面的目的，如图1和图2所示，优选地，所述试块2具有用于朝向所述探轮的平的试验面22，该试验面22在测试探轮的过程中用于接触探轮，所述平底孔21包括设置在所述试块2的与所述试验面22相邻的第一侧面23上的第一平底孔211和设置在与所述第一侧面23相对的第二侧面24上的第二平底孔212。

进一步优选地，沿所述探轮的中心线方向间隔设置有多个所述第一平底孔211，多个所述第一平底孔211的底面平行设置，即多个第一平底孔211的垂直于底面的法线均与非零度换能器经试块折射时的法线之间的夹角相同。如图2所示，沿探轮的中心线方向在试块2上间隔设置有三个第一平底孔211和对应位于中间位置的第一平底孔211设置的一个第二平底孔212，且三个第一平底孔211的垂直于底面的法线均与非零度换能器经试块2折射时的法线之间的夹角相同，其中，三个第一平底孔211可模拟相对较宽的钢轨面(“工”字形钢轨的顶面)上的损伤，一个平底孔212可模拟垂直于钢轨面设置的相对较窄的钢轨的中部(“工”字形钢轨的位于相对平行设置的顶面和底面之间的部分)的损伤。可以理解的是，多个第一平底孔211的垂直于底面的法线与非零度换能器经试块折射时的法线之间的夹角也可以不同，另外，设置在第二侧面24上的第二平底孔212的数量也可为多个，且多个第二平底孔212的垂直于底面的法线与非零度换能器经试块折射时的法线之间的夹角可以相同，也可以不同。另外，所述第一平底孔211的底面与所述试验面22之间的第一夹角和所述第二平底孔212的与所述试验面22之间的第二夹角不同。例如第一夹角为70°，第二夹角为37°。

为了方便在试块2上设置平底孔21，优选地，所述试块2沿垂直于所述试验面22的法线的方向的高度的取值范围为120mm-190mm。这样也使探轮标零的准确度较高，具体地，在零位时零度换能器发射的波垂直入射试验面，此时波在试块2的与试验面相对且平行的底面上的入射位置为垂足，当试块2的高度较小时，偏离零位的零度换能器发射的波在试块2的底面上的入射位置偏离垂足的距离较短，工作人员不易发现零度换能器的位置有偏差，当试块2的高度较大时，偏离零位的零度换能器发射的波在试块2的底面上的入射位置偏离垂足的距离较大，工作人员易于发现零度换能器的位置有偏差，能够及时进行调整，从而使探轮标零的准确度较高，能够保证检测质量和效率。例如当零度换能器垂直偏差为5°时，零度换能器在高度为20mm的试块2的底面上的入射位置偏离垂足的距离为1.74mm，而在高度为125mm的试块2的底面上的入射位置偏离垂足的距离为10.8mm。

为了能够使试块2相对安装支架12移动，以使非零度换能器发射的波经试块2折射后能够垂直入射平底孔21的底面，如图3和图4所示，优选地，所述探轮测试装置还包括用于驱动所述试块2相对所述安装支架12移动的移动部件3，所述移动部件3包括相对所述框架1可转动设置的丝杠31和套装在所述丝杠31上的滑块32，所述试块2与所述滑块32固定连接。这样通过转动丝杠31即可使滑块32带动试块2一起沿丝杠31的长度方向移动，实现试块2相对安装支架12的移动。另外，为了方便转动丝杠31，丝杠31的至少一端可设置手摇柄36。

并且，为了方便安装丝杠31，如图4所示，优选地，所述移动部件3包括固定设置在所述框架1上的安装座33，所述安装座33包括底板331和相对间隔地设置在所述底板331上的两个侧板332，所述丝杠31可转动地设置在两个所述侧板332上。其中，丝杠31可通过安装结构35安装在侧板332上，安装结构35可包括轴承和轴承法兰片等，这样使丝杠31的转动更加平稳，从而使安装在滑块32上的试块2的移动更加平稳，移动速度更加均匀，方便将试块2尽快调整至使非零度换能器能够垂直入射平底孔21的底面的位置。

进一步地，为了保证滑块32在滑动过程中能够保持平衡，使试块2在移动时能够始终保持与探轮接触良好的状态，如图4所示，优选地，所述底板331上设置有位于所述丝杠31的两侧且与所述滑块32滑动配合的滑轨34。滑轨34能够起到稳定支撑滑块32的作用。

本发明第二方面提供一种测试系统，如图1所示，所述测试系统包括探轮10、示波器和上述的探轮测试装置20，所述探轮上设置有零度换能器101和非零度换能器102，所述零度换能器101和所述非零度换能器102分别与所述示波器连接，所述探轮10安装在所述探轮测试装置20的所述安装支架12上，其中，所述非零度换能器102与所述试块2上的所述平底孔21对应，且所述非零度换能器102发射的波经所述试块2折射后能够垂直发射至所述平底孔21的底面。具体地，探轮10可安装在探轮轴上，零度换能器101和非零度换能器102在探轮10内沿周向方向设置在探轮轴上，探轮轴的两端可转动地安装在探轮架上，紧固件能够将探轮轴相对探轮架固定，探轮架可固定安装在安装支架12上，以实现将探轮10相对安装支架12固定。

本发明第三方面提供一种测试方法，所述测试方法使用上述的测试系统，所述测试方法包括：

将探轮10固定在使零度换能器101发射的波垂直入射试块2的零位，即对零度换能器101进行标定，具体地，将安装有探轮10的探轮架固定在安装支架12上，使试块2的试验面22接触探轮10，将示波器与零度换能器101连接，转动探轮轴，在示波器的显示屏上观察接收到的对应零度换能器的回波，回波幅值最高时零度换能器101所处的位置为探轮10的零位，此时通过紧固件将探轮轴相对探轮架固定，即可完成对零度换能器101的标定；

在对零度换能器101进行标定后，调整所述示波器的输出能量使所述零度换能器101在所述示波器的显示屏上显示的回波幅值到达第一设定高度时将所述零度换能器的灵敏度值与第一参考值对比，若零度换能器的灵敏度值与第一参考值之差大于或等于第一设定值，则判断所述零度换能器合格，若零度换能器的灵敏度值与第一参考值之差小于第一设定值，则判断所述零度换能器不合格。

在对非零度换能器102进行标定后，将所述试块2相对于所述探轮10移动至使所述显示屏上显示的所述非零度换能器102的回波幅值最高的位置，此时所述非零度换能器102发射的波经所述试块2折射后能够垂直发射至所述平底孔21的底面；调整所述示波器的输出能量使所述非零度换能器102在所述显示屏上的回波幅值到达第二设定值时将所述非零度换能器102的灵敏度值与第二参考值对比，若非零度换能器102的灵敏度值与第二参考值之差大于或等于第二设定值，则判断所述非零度换能器102合格，若所述示波器输出的能量值与第二参考值之差小于第二设定值，则判断所述非零度换能器102不合格。

其中，第一参考值和第二参考值可为经过测试的其他探轮中的对应换能器的测试数值，或者，第一参考值和第二参考值可为根据经验获得的数值，而第一设定值和第二设定值可根据需要选择，例如第一设定值和第二设定值的取值范围可为6dB-15dB。

综上，本发明的探轮测试装置、测试系统和测试方法，通过转动轮探轴，调整探轮内部的0°换能器与试块之间的位置，可模拟0°换能器与钢轨的相对位置，实现探轮的标零，通过紧固件将探轮固定在零位后，转动丝杠移动试块使非零度换能器(例如70°换能器和37°)检测对应的人工模拟伤损的平底孔时的反射回波达到最高值，将此时非零度换能器的灵敏度值与其他探轮内的相应的换能器进行对比，可实现对非零度换能器的传输路径和性能的测试，当发现某个换能器的灵敏度有明显偏差时，可对该换能器进行更换并重新进行测试，以保证探轮的整体性能，有助于提高检测质量和效率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种探轮测试装置，其特征在于，所述探轮测试装置包括：

框架(1)，所述框架(1)包括框架主体(11)和设置在所述框架主体(11)上的用于安装探轮的安装支架(12)；和

试块(2)，所述试块(2)安装在所述框架主体(11)上且用于位于所述探轮上方，所述试块(2)上设置有用于与所述探轮上的非零度换能器对应的平底孔(21)，所述试块(2)能相对于所述安装支架(12)移动以使得所述非零度换能器发射的波经所述试块(2)折射后能够垂直入射所述平底孔(21)的底面；

所述平底孔(21)设置有多个，且多个所述平底孔(21)用于分别对应所述探轮上设置的多个所述非零度换能器。

2.根据权利要求1所述的探轮测试装置，其特征在于，所述试块(2)具有用于朝向所述探轮的平的试验面(22)，所述平底孔(21)包括设置在所述试块(2)的与所述试验面(22)相邻的第一侧面(23)上的第一平底孔(211)和设置在与所述第一侧面(23)相对的第二侧面(24)上的第二平底孔(212)。

3.根据权利要求2所述的探轮测试装置，其特征在于：

沿所述探轮的中心线方向间隔设置有多个所述第一平底孔(211)，多个所述第一平底孔(211)的底面平行设置；

所述第一平底孔(211)的底面与所述试验面(22)之间的第一夹角和所述第二平底孔(212)的底面与所述试验面(22)之间的第二夹角不同。

4.根据权利要求2所述的探轮测试装置，其特征在于，所述试块(2)沿垂直于所述试验面(22)的法线的方向的高度的取值范围为120mm-190mm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的探轮测试装置，其特征在于，所述探轮测试装置还包括用于驱动所述试块(2)相对所述安装支架(12)移动的移动部件(3)，所述移动部件(3)包括相对所述框架(1)可转动设置的丝杠(31)和套装在所述丝杠(31)上的滑块(32)，所述试块(2)与所述滑块(32)固定连接。

6.根据权利要求5所述的探轮测试装置，其特征在于，所述移动部件(3)包括固定设置在所述框架(1)上的安装座(33)，所述安装座(33)包括底板(331)和相对间隔地设置在所述底板(331)上的两个侧板(332)，所述丝杠(31)可转动地设置在两个所述侧板(332)上。

7.根据权利要求6所述的探轮测试装置，其特征在于，所述底板(331)上设置有位于所述丝杠(31)的两侧且与所述滑块(32)滑动配合的滑轨(34)。

8.一种测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：

探轮(10)，所述探轮上设置有零度换能器(101)和非零度换能器(102)；

示波器，所述零度换能器(101)和所述非零度换能器(102)分别与所述示波器连接；和

根据权利要求1-7中任一项所述的探轮测试装置(20)，所述探轮(10)安装在所述探轮测试装置(20)的所述安装支架(12)上，

其中，所述非零度换能器(102)与所述试块(2)上的所述平底孔(21)对应，且所述非零度换能器(102)发射的波经所述试块(2)折射后能够垂直发射至所述平底孔(21)的底面。

9.一种测试方法，其特征在于，所述测试方法使用根据权利要求8所述的测试系统，所述测试方法包括：

将探轮(10)固定在使零度换能器(101)发射的波垂直入射试块(2)的零位；

调整所述示波器使所述零度换能器(101)在所述示波器的显示屏上显示的回波幅值到达第一设定高度时将所述零度换能器的灵敏度值与第一参考值对比，判断所述零度换能器(101)是否合格；

将所述试块(2)相对于所述探轮(10)移动至使所述显示屏上显示的所述非零度换能器(102)的回波幅值最高的位置，此时所述非零度换能器(102)发射的波经所述试块(2)折射后能够垂直发射至所述平底孔(21)的底面；

调整所述示波器使所述非零度换能器(102)在所述显示屏上的回波幅值到达第二设定值时将所述非零度换能器(102)的灵敏度值与第二参考值对比，判断所述非零度换能器(102)是否合格。

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