CN109596703B - 一种用于车轮无损检测的涡流感应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车轮无损检测的涡流感应器，包括：铁制固定套，其内侧设有环形开口，用于套合所述车轮；涡流检测探头，其分为三层，分别用于检测所述车轮的踏面以及两个侧面；导线，其一端与所述涡流检测探头相连，另一端与综合处理装置相连；其中，所述铁制固定套由第一固定套体和第二固定套体组成，通过带状物固定连接；所述第一固定套体上设有第一限位件；所述带状物穿过所述第一限位件时，其经过所述铁制固定套主视图的圆心。本发明的用于车轮无损检测的涡流感应器，可对车轮踏面和侧面检测；采用阵列式排布，无须扫查，省时省力；且与涡流成像装置、报警装置和指示灯装置相连，可对缺陷进行直观判断。

Description

一种用于车轮无损检测的涡流感应器

技术领域

本发明涉及一种无损检测装置，尤其涉及一种适用于车轮无损检测的涡流感应器。

背景技术

随着时代的飞速进步，科技的蓬勃发展，交通工具的种类越来越繁复，数量也与日俱增。交通工具为人们的出行带来了极大的方便，很大程度上解决了空间距离所带来的不便，使得远距离运输成为平常，促进了物质与文化的交流，进而更进一步的促进科技的发展与时代的进步，简而言之，科技与时代的进步，和交通工具的发展程度和拥有数量，起到了相互促进的作用。然而，水满则溢，月盈则亏，万事万物皆有其两面性。交通工具在给人们带来便利的同时，也带来的诸多的安全隐患。

世界卫生组织在2014年底指出，本年度全球的道路交通安全事故，已经造成近130万人死亡、近5000万人受伤，同时道路安全事故成为我国造成人员伤亡原因的首位，可见，道路交通安全事故是社会发展的巨大负担。随着经济的快速发展，汽车保有量将大幅增长，如何有效减少交通事故率成为我国道路交通安全方面的一个重大难题。 2016年中国共接报道路交通事故864.3万起，同比增加65.9万起，上升16.5%。其中，涉及人员伤亡的道路交通事故212846起，造成63093人死亡、226430人受伤，直接财产损失12.1亿元。道路交通事故万车死亡率为2.14，同比上升2.9%。2017年1-4月，我国道路运输领域发生较大以上等级行车事故起数和死亡人数较2016年同期明显上升，分别增加了12.2%和16.2%。其中，交通事故的来源基本可分为两种，一种为人员自身因素，如驾驶员或者行人不遵守交通规则、驾驶过程中对车辆非正常操作引起；第二种为车辆因素，车辆本身零部件损坏、老化也是导致交通事故的重要因素。其中，车轮中存在隐裂，会对安全造成极大隐患。

针对车轮中隐裂，目前采用无损检测技术进行检测。无损检测不会对既有设备造成损坏，降低车轮原有的强度。检测合格后，完全可以正常进行使用。目前的车轮无损检测的方法主要有超声波检测和涡流感应器检测。现有的对车轮进行质量检测的方法，一般采用超声波探伤。但是，其要求工作表面平滑，最重要是，需要富有经验的检测人员才能辨别缺陷的形状和大小以及种类，对缺陷没有直观的图像或数值和可进行参考，而涡流感应器可以很好的解决这些问题。涡流感应器采用非接触检测，无需耦合剂，能对到点材料进行表面和近表面缺陷进行快速检测，尤其是当到点材料表面有油漆层或其他覆盖层时，该方法无需去除油漆层或表面覆盖层即可直接进行检测，且其灵敏度高、抗干扰能力强、响应速度快，不受油水等介质的影响，当其与成像装置相连时，可以很直观的观测到缺陷的形状以及大小。

但是目前的涡流感应器，多使用单个涡流探头进行扫查，或者使用阵列涡流探头进行扫查。车轮的踏面为曲面，且其还具有侧面，侧面亦为曲面，这就使得阵列涡流探头在扫查时仅能扫查一面，从而带来很大的不方便。单个涡流探头适合面积较小，而车轮的三个面加一起，总面积较大，若使用单个涡流探头进行扫查，则费时费力。因此，有需要针对车轮的形状，提出一种适用于车轮无损检测的涡流感应器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于车轮无损检测的涡流感应器，其针对车轮的特殊形状，整体可套合车轮；探头采用阵列式排布，无需扫描即可实现高速检测，省时省力。

为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案如下：

一种用于车轮无损检测的涡流感应器，包括：

铁制固定套，其内侧设有环形开口，用于套合所述车轮；

涡流检测探头，其分为三层，分别用于检测所述车轮的踏面以及两个侧面；

导线，其一端与所述涡流检测探头相连，另一端与综合处理装置相连；

其中，所述铁制固定套由第一固定套体和第二固定套体组成，通过带状物固定连接；所

所述第一固定套体上设有第一限位件；所述带状物穿过所述第一限位件时，经过所述铁制固定套主视图的圆心。

本发明的涡流感应器工作时整体呈环状体，内侧设置有环形开口，套合在待检测的车轮上，结构类似于方向盘套。铁制固定套由第一固定套体和第二固定套体组成，在检测前，可将待检测车轮放入第一固定套体和第二固定套体之间，然后用带状物缠绕第一固定套体和第二固定套体，结构类似腰带，使得两者紧密连接，第一固定套体上的第一限位件可以确保带状物不会向上或向下滑动，带状物经过所述铁制固定套主视图的圆心，即，它与铁制固定套主视图的某条直径在一条直线上，此种设计进一步使得其不会向一端滑落。

作为本发明的一种优选方案，所述第一限位件由相互对称的两个挡板组成；每个挡板由侧壁和顶部构成；所述侧壁与所述顶部构成的角至少为90度。所述侧壁和所述顶部可以是焊接而成，也可以是一体的。所述相互对称的两个挡板可以独立分开，相互配合，也可以连接在一起。本发明的优选方案，当条状物穿过第一限位件，而没有将条状物首尾固定时，可能出现条状物从其上端滑出的情况。在侧壁上设置顶部，且顶部与侧壁所构成的角度至少为90度，则顶部很好的阻碍了条状物向上端滑出这一问题。

作为本发明的一种优选方案，所述带状物包括：

首端，其具有孔或槽；

缠绕部，其由布制材料或皮革材料制成；

末端，其穿入所述孔或槽，与首端相连接。

其中，所述末端的平均宽度小于缠绕部分平均宽度；所述首端和尾端由金属或塑料制成。实际上，带状物的整体结构类似于“腰带”，而铁制固定套类似于“裤子”，末端带有利于穿入孔或槽的三角形或等腰梯形形状，或其他能达到此目的的形状。而金属或塑料的材质，使得末端在穿入所述第一限位件时，更加容易。缠绕部分可由结实的布制材料或皮革材料，也可以是有弹性的橡皮筋，或者也可以选择其他柔软的可以进行缠绕的材料。

作为本发明的一种优选方案，所述首端固定于第二固定套体上。首端与所述第一限位件的位置对称，通过与第一限位件共同作用，使得条状物经过所述铁制固定套主视图的圆心。

作为本发明的一种优选方案，所述第二固定套体上设有第二限位件；所述第二限位件下方设有收纳盒，用于收纳所述带状物；所述收纳盒通过焊接或螺栓与所述第二固定套体连接。第二限位件与第一限位件位置对称，结构相同。通过与第一限位件共同作用，使得条状物经过所述铁制固定套主视图的圆心。因为条状物在不使用时，需要卸下，则存在着条状物丢失的隐患，为了确保其不会丢失，在铁制固定套上设置收纳盒，在不使用时，可以将条状物放入所述收纳盒中。收纳盒开关处，可以使用相吸的磁性材料，且设置有易于将收纳盒打开的把手。

作为本发明的一种优选方案，还包括温度感应器；所述铁制固定套上设有通孔，所述温度感应器的工作端插入所述通孔，并通过橡胶胶水固定；所述温度感应器外侧设有封闭结构；所述温度感应器与所述综合处理装置导线相连。绝对式涡流检测探头对材料性能或形状的突变或缓慢变化均能作出反应，混合信号较易区分，能显示缺陷的整个长度，但易受温度变化影响产生漂移。在铁制固定套外设置温度感应器，通过综合处理装置进行温度补偿计算，降低了系统性误差。

作为本发明的一种优选方案，所述综合处理装置包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、线性补偿模块和输出缓冲级模块；所述涡流检测探头通过导线与所述振荡器模块相连。振荡器模块产生的高频振荡电流通过导线流入探头线圈中，线圈产生一个高频电磁场。当铁制固定套套合待检测车轮时，由于高频磁场的作用，在车轮表面上就产生了感应电流，即电涡流。该电流产生一个交变磁场，方向与线圈磁场方向相反，这个磁场相互叠加改变了原线圈的阻抗。探头线圈的等效电阻变化受被检测金属导体的电阻率、磁导率、线圈与金属导体的距离以及线圈激励电流的频率等影响。其中，在实际应用中，控制电导率、磁导率、频率这几个参数在一定范围内保持不变。则线圈的等效电阻变化由线圈与金属导体的距离控制，此函数为曲线，中间线性最好，两端线性变差。通过线性补偿模块，将线圈与金属导体的距离变化，转化为电压或者电流变化，从而利用线性好的部分，来检测缺陷。涡流检测探头易受温度变化影响产生漂移。振荡器模块将振荡器模块输出的交流电压信号转换（整流滤波）成直流电压信号，输送到检波模块。在铁制固定套外设置温度感应器，通过综合处理装置进行温度补偿计算，降低了系统性误差。输送缓冲级模块将直流电压信号放大病输送到成像系统。

作为本发明的一种优选方案，还包括报警装置、指示灯装置和成像装置，三者并联，且均与综合处理装置导线相连。当出现缺陷时，报警装置进行报警，成像装置呈现出缺陷的大小和形状，指示灯进行闪烁。最好的，通过设定超阈值报警，报警装置和指示灯装置做出不同的反应，以此进行区分。三者并联，在某一装置出现问题时，还可以使用其他两个装置进行判断。

作为本发明的一种优选方案，所述涡流检测探头由磁芯和线圈组成；所述磁芯为铁氧体磁芯；所述线圈缠绕在所述铁氧体磁芯上；所述涡流检测探头与车轮的接触端面由柔性材料制成，其余面由磁场屏蔽材料制成。将线圈缠绕在所述铁氧体磁芯上，可以集中磁场能量，提高检测灵敏度。所述涡流检测探头与车轮的接触面由柔性材料制成，能够做到探头于车轮检测面由良好的电磁耦合，从而不会因为弧面而影响检测灵敏度。在铁制固定套内侧设置有三层涡流检测探头，为了抑制各个涡流检测探头之间的相互干扰，因而非接触面由磁场屏蔽材料制成。

作为本发明的一种优选方案，所述铁制固定套外表面涂有过氯乙烯防腐漆或高氯化聚乙烯防腐漆中的一种。铁制固定套易于空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应，在其外表面涂有防腐的油漆，可以避免其外表面发生腐蚀现象，从而延长其使用寿命。

本发明的有益之处在于：

1、提供了一种用于车轮无损检测的涡流感应器，其适用于车轮形状，可对车轮踏面和侧面检测；

2、涡流感应器内部设置有三层涡流检测探头，采用阵列式排布，无须扫查，省时省力,一次性就能完成对车轮的缺陷检测；

3、与涡流成像装置、报警装置和指示灯装置相连，对缺陷进行直观判断；

4、涡流检测探头内部设有磁芯，与车轮的非接触端面采用磁场屏蔽材料制成，

附图说明

图1为本发明的涡流感应器的示意图；

图2为本发明第一固定套与第二固定套相连接时示意图；

图3为本发明的涡流检测探头排布示意图；

图4为本发明一实施例的带状物示意图；

图5为本发明一实施例的带状物的首端和末端；

图6为本发明另一实施例的带状物示意图；

图7为本发明的收纳盒的示意图；

图8为本发明的温度感应器插入铁制固定套通孔的示意图；

图9综合处理装置示意图；

图10为本发明的成像装置的成像示意图。

其中，1、铁制固定套；11、第一固定套体；111、第一限位件；1111、侧壁；1112、顶部；12、第二固定套体； 121、第二限位件；122、收纳盒；13、通孔；2、涡流检测探头；21、线圈；22、磁芯；23、接触端面；24、非接触端面；3、导线； 4、综合处理装置；41、振荡器模块；42、线性补偿模块； 43、温度补偿模块；44、检波模块； 45、输出缓冲级模块；5、带状物；51、首端；52、缠绕部；53、末端；6、温度感应器；61、工作端；62、封闭结构； 7、报警装置；8、指示灯装置、9、成像装置；10、车轮；101、踏面；102；侧面；14、缺陷。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、2所示，一种用于车轮10无损检测的涡流感应器，包括：铁制固定套1，其内侧设有环形开口，用于套合所述车轮10；涡流检测探头2，如图3所示，其分为三层，分别用于检测所述车轮10的踏面101以及两个侧面102；导线3，其一端与所述涡流检测探头2相连，另一端与综合处理装置4相连；如图4、5、6所示，其中，所述铁制固定套1由第一固定套体11和第二固定套体12组成，通过带状物5固定连接；所述第一固定套体11上设有第一限位件111；所述带状物5穿过所述第一限位件111时，经过所述铁制固定套1主视图的圆心。

作为本发明的另一种实施方式，所述第一限位件111由相互对称的两个挡板组成；每个挡板由侧壁1111和顶部1112构成；所述侧壁1111与所述顶部1112所构成的角至少为90度。所述两个顶部1112可以连接在一起，亦可以分开。侧壁1111的长度最好小于带状物5末端53的长度，这样可以使得带状物5末端53穿过所述第一限位件111时，更加容易。

作为本发明的另一种实施方式，如图4、图5、图6所示，所述带状物5包括：首端51，其具有孔或槽；缠绕部52，其由布制材料或皮革材料制成；末端53，其穿入所述孔或槽，与首端51相连接。其中，所述末端53的平均宽度小于缠绕部52分平均宽度；所述首端51和尾端由金属或塑料制成。末端53可以是等腰三角形或者等腰梯形，这样利于其穿入第一限位件111。

作为本发明的另一种实施方式，所述首端51固定于第二固定套体12上。首端51固定于第二套体上，与第一限位件111相互配合，确保了带状物5可以经过所述铁制固定套1主视图的圆心上。带状物5的缠绕部52可以系在或者扣在所述首部的孔或槽上，。

作为本发明的另一种实施方式，所述第二固定套体12上设有第二限位件121；所述第二限位件121下方设有收纳盒122，如图7所示，用于收纳所述带状物5；所述收纳盒122通过焊接或螺栓与所述第二固定套体12连接。第二限位件121与第一限位件111相互配合，确保了带状物5可以经过所述铁制固定套1主视图的圆心上。

作为本发明的另一种实施方式，如图8所示，还包括温度感应器6；所述铁制固定套1上设有通孔13，所述温度感应器6的工作端61插入所述通孔13，并通过橡胶胶水固定；所述温度感应器6外侧设有封闭结构62；所述温度感应器6与所述综合处理装置4导线3相连。所述工作端61在插入所述通孔13后，其长度不超过涡流检测探头的长度。所述封闭结构62，最好有防水功能，如为密封的聚苯硫醚等热固性塑料。封闭结构62可通过胶水与所述铁制固定套1密封连接。

作为本发明的另一种实施方式，如图9所示，所述综合处理装置4包括振荡器模块41、检波模块44、温度补偿模块43、线性补偿模块42和输出缓冲级模块45；所述涡流检测探头通过导线3与所述振荡器模块41相连。

作为本发明的另一种实施方式，还包括报警装置7、指示灯装置8和成像装置9，三者并联，且均与综合处理装置4导线3相连。三者并联，可相互配合着判断缺陷14的大小。最好是，针对缺陷14的大小，对报警装置7设置不同的报警区域；例如，分别为H＜0.6mm，报警装置77发出3秒长鸣；0.6mm＜H＜1.4mm；报警装置77发出5秒长鸣；H＞1.4mm，报警装置77发出9秒长鸣。其他根据报警装置7发出不同的音乐进行报警区分，或者在相同时间内发出的报警频率不同，也属于本发明的发明范围之内。同理，针对不同的报警区域进行指示，设置不同的指示颜色，以便更加直观进行判断，也可以根据指示灯在相同时间内闪烁的次数进行判断，还可以通过相同的闪烁频率不同的闪烁时间进行判断。

作为本发明的另一种实施方式，所述涡流检测探头2由磁芯22和线圈21组成；所述磁芯22为铁氧体磁芯22；所述线圈21缠绕在所述铁氧体磁芯22上；所述涡流检测探头2与车轮10的接触端面23由柔性材料制成，非接触端面24由磁场屏蔽材料制成。

作为本发明的另一种实施方式，所述铁制固定套1外表面涂有过氯乙烯防腐漆或高氯化聚乙烯防腐漆中的一种。

在使用过程中，先拿取第一固定套体11，然后用将车轮10缓缓放入其中，从收纳盒122中拿出带状物5，并将带状物5的末端53穿入第一限位件111中，将第一固定套体11和车轮10均平放置在平面上，不会滚动，再将第二固定套体12套合车轮10，然后再将带状物5的末端53穿入第二限位件121，使得缠绕将第一固定套体11和第二固定套体12固定完好，然后将带状物5的首端51和尾端扣在一起。固定后涡流检测探头于车轮10接触。打开电源，振荡器模块41产生振荡信号，线性补偿模块42将涡流传感器探头中线圈21有效阻抗的变化转化为电压（电流）的变化，结合温度补偿模块43，输出高度一致性的间隙数值，检波模块44将交流信号整流滤波成稳定的直流电压信号，缓冲级模块将经检波模块4444处理的直流电压放大输送输送到成像装置9、报警装置7和指示灯装置8中。检测员根据成像装置9、报警装置7以及指示灯装置8对车轮10上缺陷14形状与大小进行判断并记录，如图10所示。检测结束后，关闭电源，将带状物5的首端51和尾端分开，从第一限位件111和第二限位件121中抽出带状物5，然后将带状物5放入收纳盒122中，将第一固定套和第二固定套保存，以待下次使用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (3)

1.一种用于车轮无损检测的涡流感应器，其特征在于，包括：

铁制固定套，其内侧设有环形开口，用于套合所述车轮；

涡流检测探头，其分为三层，分别用于检测所述车轮的踏面以及两个侧面；

导线，其一端与所述涡流检测探头相连，另一端与综合处理装置相连；

所述铁制固定套由第一固定套体和第二固定套体组成，通过带状物固定连接；所述第一固定套体上设有第一限位件；所述带状物穿过所述第一限位件时，经过所述铁制固定套主视图的圆心；所述第一限位件由相互对称的两个挡板组成；每个挡板由侧壁和顶部构成；所述侧壁与所述顶部构成的角至少为90度；

所述带状物包括：

首端，其具有孔或槽；缠绕部，其由布制材料或皮革材料制成；

末端，其穿入所述孔或槽，与首端相连接，其中，所述末端的平均宽度小于缠绕部分平均宽度；所述首端和尾端由金属或塑料制成；

所述首端固定于第二固定套体上；

所述第二固定套体上设有第二限位件；所述第二限位件下方设有收纳盒，用于收纳所述带状物；所述收纳盒通过焊接或螺栓与所述第二固定套体连接；

还包括温度感应器；所述铁制固定套上设有通孔，所述温度感应器的工作端插入所述通孔，并通过橡胶胶水固定；所述温度感应器外侧设有封闭结构；所述温度感应器与所述综合处理装置导线相连；

所述综合处理装置包括振荡器模块、检波模块、温度补偿模块、线性补偿模块和输出缓冲级模块；所述涡流检测探头通过导线与所述振荡器模块相连；

还包括报警装置、指示灯装置和成像装置，三者并联，且均与综合处理装置导线相连。

2.根据权利要求1所述的用于车轮无损检测的涡流感应器，其特征在于：所述涡流检测探头由磁芯和线圈组成；所述磁芯为铁氧体磁芯；所述线圈缠绕在所述铁氧体磁芯上；所述涡流检测探头与车轮的接触端面由柔性材料制成，其余面由磁场屏蔽材料制成。

3.根据权利要求1所述的用于车轮无损检测的涡流感应器，其特征在于：所述铁制固定套外表面涂有过氯乙烯防腐漆或高氯化聚乙烯防腐漆中的一种。

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