CN111855822B - 一种探轮校准装置及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种探轮校准装置及校准方法，用于探轮在静态指标测试之前的校准，探轮进行校准时通过定位件与定位孔对应锁紧，使探轮固定支架的对称轴与校准轨道的对中线相重叠，再根据各个探头的回波情况，通过探轮调节装置调节探轮固定支架，从而调节探轮在一个水平高度上的倾斜状态，直至各个探头的回波情况符合测试要求。整个校准工作的操作十分简单便捷，能够快速、准确地对探轮进行校准，确保后续探轮静态指标测试的准确性和一致性。

Description

一种探轮校准装置及校准方法

技术领域

本发明涉及超声探伤技术领域，尤其涉及一种探轮校准装置及校准方法。

背景技术

超声探轮作为钢轨探伤车的检测部件，主要作用是在钢轨上检测出规定的人工伤损，这也是探轮的动态指标测试。而探轮的静态指标则是全面、准确地反应探轮的性能特性，具体包括中心频率、灵敏度余量、声束宽度、折射角、分辨率、距离波幅曲线、信噪比、轮皮衰减等等，因此探轮的静态指标测试的准确性非常重要。

探轮里面通常设置了多个探头，每个探头都有一系列的性能指标，而探头的水平度则决定着测试结果是否能够全面、准确的将各个探头的性能反映出来，因此探头的水平度调节校准工作极其重要。探轮校准的准确性决定是否能够科学全面地反映探头的性能，而校准的效率则影响着探轮静态指标测试的效率。探头的测试工作量极其繁多，特别是采用多个试块进行探轮静态指标测试时，试块在每次进行更换或翻转后，容易出现探轮在相邻两次测试间的水平度不一致，影响整个测试过程的一致性，降低整个测试结果的准确性。因此，开发一套快速、方便、且有效的对探轮的水平度进行调节校准的装置具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种探轮校准装置，这种探轮校准装置能够快速、准确地对探轮进行校准，操作十分简单便捷，确保后续探轮静态指标测试的准确性和一致性。采用的技术方案如下：

一种探轮校准装置，其特征在于：包括机架、左右平移导轨、左右平移座、前后平移导轨、前后平移座、试块机构、探轮固定支架和探轮调节装置；左右平移导轨沿左右方向设置在机架上，左右平移座安装在左右平移导轨上并能够沿左右平移导轨移动，前后平移导轨沿前后方向设置在左右平移座上，前后平移座安装在前后平移导轨上并能够沿前后平移导轨移动；探轮固定支架通过探轮调节装置安装在前后平移座上；所述试块机构包括校准轨道和校准试块，校准轨道设置在所述机架上并且处于所述探轮固定支架的下方，校准轨道的长度方向与前后平移导轨平行，校准试块可拆卸的安装在校准轨道上，校准轨道和校准试块上沿其长度方向设有相重叠的对中线；机架上沿左右平移导轨的延伸方向设有一个定位孔，定位孔处在校准轨道的对中线上，左右平移座上设有能够与定位孔均相配合锁紧的定位件，定位件处在探轮固定支架的对称轴上。

本说明书所述探轮具有九个单探头，包含一个0°直探头，两个37°斜探头及六个70°斜探头，其中，0°直探头设置在中间，两个37°斜探头对称设置在0°直探头的前后两侧，六个70°斜探头分别设置在0°直探头的左前侧、右前侧、左后侧、右后侧、以及前37°斜探头的前侧和后37°斜探头的后侧。

上述校准试块安装在校准轨道上，校准试块的上表面与校准轨道持平，校准试块作为校准轨道的一部分，使探轮能够沿校准轨道移动到校准试块上。校准试块可根据实际的测试要求选取合适的相应试块，比如采用现有的国标试块或者由测试人员自行设计的试块。

上述探轮固定支架用于安装探轮，安装时探轮竖直设置，探轮的两个轮侧面通过轮轴分别安装在探轮固定支架上，探轮的轮轴中轴线与探轮固定支架的对称轴重合。探轮固定支架能够通过左右平移座沿左右平移导轨进行左右平移，以及能够通过前后平移座沿前后平移导轨进行前后平移，使探轮固定支架移动到探轮校准试块上方。

上述探轮调节装置用于调节探轮固定支架在一个水平高度上的倾斜度，使探轮固定支架在一个水平高度上单边倾斜或单侧倾斜。前述单边倾斜是指探轮固定支架在保持左右方向的轴对称的状态下向前或向后倾斜，前述单侧倾斜是指探轮固定支架能够向左侧或右侧作小幅度倾斜。

将探轮固定安装到探轮固定支架上，探轮的两个轮侧面通过轮轴分别安装在探轮固定支架上，探轮的轮轴中轴线与探轮固定支架的对称轴重合；然后移动左右平移座，移动校准试块所在的测试轨道上，使相应的定位件与定位孔相对应，并将定位件与定位孔配合锁紧，由于定位件处在探轮固定支架的对称轴的延长线上，而定位孔处在测试轨道的对中线的延长线上，因此当定位件与定位孔配合锁紧时，探轮固定支架的对称轴与测试轨道的对中线相重叠，然后移动前后平移座，使探轮沿测试轨道移动到校准试块上。探轮移动到校准试块上之后，将探轮连接到相应的测试仪器，观察探轮的各个探头的回波信号，再根据各个探头的回波情况，通过探轮调节装置调节探轮固定支架，从而调节探轮在一个水平高度上的倾斜状态，直至各个探头的回波情况符合测试要求，至此视为探轮完成校准工作。此时探轮固定支架的水平度与各条测试轨道一致， 0°探头的高度与各条测试轨道保持在设定值，轮皮与测试轨道的轨面有足够的接触面积，37°探头与70°探头等对称放置的探头入射角度为最佳状态。

上述左右平移座和前后平移座可以采用人工手动推动，也可以设置合适的驱动装置（比如同步带轮等）进行驱动。

上述定位件可以采用现有的任意能够与定位孔相配合锁紧的工件，比如插销、销轴、相配合的螺丝螺母等。

为了提高平移的稳定性，上述前后平移导轨和左右平移导轨均可设置两条，并均采用直线导轨。

另外，为了方便校准工作以及后续探轮测试工作，沿前后平移导轨还可以设置标尺，便于进行距离定量测试。

作为本发明的优选方案，所述探轮调节装置包括探轮调节支架和三个螺杆调节机构，探轮调节支架安装在所述前后平移座上，三个螺杆调节机构均安装在探轮调节支架上，其中一个螺杆调节机构设置在所述探轮固定支架的前侧，另外两个螺杆调节机构分别对称设置在探轮固定支架后侧的左右两侧。处于前侧的螺杆调节机构用于微调探轮固定支架的前侧的高度，处于后侧的两个螺杆调节机构可同时微调探轮固定支架后侧的高度，实现上述探轮固定支架的单边倾斜调节。同时，单独调节处于后侧的其中一个螺杆调节机构，可调节探轮固定支架对该侧的倾斜度，实现上述探轮固定支架的单侧倾斜调节。

作为本发明进一步的优选方案，所述螺杆调节机构包括调节螺杆、调节支座和调节连接块，调节支座固定安装在所述前后平移座上，调节连接块安装在所述探轮固定支架上的相对应的位置，调节连接块上设有竖直的第一螺孔，调节螺杆与相应的第一螺孔螺纹连接并且调节螺杆的下端与调节支座可转动连接。

作为本发明更进一步的优选方案，所述前后平移座上还设有支架微调机构，支架微调机构包括微调螺杆、微调连接块、微调导块、第一微调导轨和第二微调导轨；第一微调导轨和第二微调导轨沿左右方向设置在前后平移座上，所述探轮固定支架安装在第一微调导轨上并且能够沿第一微调导轨左右移动；微调连接块安装在前后平移座上，微调连接块上设有第二螺孔，微调螺杆的螺纹段与第二螺孔螺纹连接，微调导块安装在第二微调导轨上并可沿第二微调导轨移动，微调螺杆的非螺纹段通过轴承与微调导块可转动连接，微调导杆的末端与探轮固定支架可转动连接。在进行整个探轮固定支架的平移工作之前，可以通过支架微调机构对探轮固定支架进行细微调节，转动微调螺杆，在微调导块、第一微调导轨和第二微调导轨的导向下，使定位件与探轮固定支架的对称轴对齐。当然，在进行探轮校准的时候，也可以根据探头回波情况对探轮固定支架进行微调。

作为本发明的优选方案，所述校准轨道的前端设有自后向前朝下延伸的斜面。由于探轮需要通过平移移动到校准轨道上，探轮的轮面在平移至校准轨道上的过程中与校准轨道的轨面存在滑动摩擦，影响探轮固定支架的平移，因此，校准轨道的前端向下倾斜，探轮固定支架移动到校准轨道上时，探轮处在校准轨道的上方并且探轮的轮面与校准轨道的轨面无接触，随着探轮固定支架自前向后平移时，探轮随着移动后逐渐与校准轨道前端的斜面接触，再贴合校准轨道的轨面向后移动。

作为本发明的优选方案，所述探轮校准装置还包括耦合液循环机构，耦合液循环机构包括耦合液池、潜水泵和输液管，耦合液池设置在所述机架上并且处于所述校准试块的下方，潜水泵设置在耦合液池中，输液管的进液口与潜水泵相连接，输液管的出液口设置在所述探轮固定支架上。由于在探轮测试中需要使用耦合液，因此设置耦合液循环机构，通过潜水泵和输液管将耦合液抽送至探轮固定支架上喷淋探轮，耦合液从探轮上自动滴落回耦合液池中。为了降低使用成本，可以采用水作为耦合液。

本发明还提供了利用上述探轮校准装置对探轮进行校准的校准方法，采用的技术方案如下：

一种探轮校准方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）调节探轮固定支架，使左右平移座上的定位件处于探轮固定支架的对称轴的延长线上；

（2）将探轮安装至探轮固定支架上，使探轮的轮轴中轴线与探轮固定支架的对称轴重合；

（3）移动左右平移座，使探轮固定支架的对称轴与校准模块所在的测试轨道的对中线相重叠；

（4）移动前后平移座，使探轮沿着测试轨道移动到校准模块上；

（5）将探轮连接到相应的测器仪器上，读取各个探头的回波情况；

（6）根据各个探头的实时回波情况，实时调节探轮固定支架的倾斜度，从而调整各个探头的回波；

（7）根据各个探头的实时回波情况，实时沿测试轨道前后移动探轮的位置，调节探轮在校准模块上的位置，从而调整各个探头的回波；

（8）重复步骤（6）和步骤（7），直至各个探头的回波情况符合校准要求。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明探轮校准装置及校准方法用于探轮在静态指标测试之前的校准，探轮进行校准时通过定位件与定位孔对应锁紧，使探轮固定支架的对称轴与校准轨道的对中线相重叠，再根据各个探头的回波情况，通过探轮调节装置调节探轮固定支架，从而调节探轮在一个水平高度上的倾斜状态，直至各个探头的回波情况符合测试要求。整个校准工作的操作十分简单便捷，能够快速、准确地对探轮进行校准，确保后续探轮静态指标测试的准确性和一致性。

附图说明

图1为本发明优选实施方式的结构示意图；

图2为图1的爆炸分解示意图；

图3为图1中前后平移座、探轮固定支架、探轮调节装置和支架微调机构的放大示意图；

其中，各标示为：1-机架，2-左右平移导轨，3-左右平移座，301-定位孔，302-定位件，4-前后平移导轨，5-前后平移座，501-前后平移底座，502-前后平移支座，6-试块机构，601-校准试块，602-校准轨道，603-斜面，7-探轮固定支架，8-探轮调节装置，801-探轮调节支架，802-螺杆调节机构，8021-调节螺杆，8022-调节支座，8023-调节连接块，9-支架微调机构，901-微调螺杆，902-微调连接块，903-微调导块，904-第一微调导轨，905-第二微调导轨，10-耦合液循环机构，101-耦合液池，102-输液管。

具体实施方式

下面结合附图和本发明的优选实施方式做进一步的说明。

如图1和图2所示，一种探轮静态测试调节装置，包括机架1、左右平移导轨2、左右平移座3、前后平移导轨4、前后平移座5、试块机构6、探轮固定支架7、探轮调节装置8、支架微调机构9和耦合液循环机构10；左右平移导轨2沿左右方向设置在机架1上，左右平移座3安装在左右平移导轨2上并能够沿左右平移导轨2移动，前后平移导轨4沿前后方向设置在左右平移座3上，前后平移座5安装在前后平移导轨4上并能够沿前后平移导轨4移动；为了提高平移的稳定性，本实施例中设置了两条前后平移导轨4和两条左右平移导轨2，并均采用直线导轨；在本实施例中，左右平移座3和前后平移座5均采用人工手动推动；为了方便校准工作以及探轮测试工作，沿前后平移导轨4还可以设置标尺，便于进行距离定量测试。另外，本实施例中为了提高前后平移的稳定性，前后平移座5由前后平移底座501和前后平移支座502组装而成，前后平移底座501安装在前后平移导轨4上，支架微调机构9安装在前后平移支座502。

如图1至图3所示，支架微调机构9包括微调螺杆901、微调连接块902、微调导块903、第一微调导轨904和第二微调导轨905，探轮调节装置8包括探轮调节支架801和三个螺杆调节机构802；第一微调导轨904和第二微调导轨905沿左右方向设置在前后平移支座502上，微调连接块902安装在前后平移支座502上，微调连接块902上设有第二螺孔（图中未标示），微调螺杆901的螺纹段与第二螺孔螺纹连接，微调导块903安装在第二微调导轨905上并可沿第二微调导轨905移动，微调螺杆901的末端段通过轴承（图中未标示）与微调导块903可转动连接；探轮调节支架801安装在第一微调导轨904上能够沿第一微调导轨904左右移动，并且探轮调节支架801与微调导块903相连接；探轮固定支架7通过三个螺杆调节机构802安装在探轮调节支架801上，探轮固定支架7为左右方向上的轴对称结构，螺杆调节机构802包括调节螺杆8021、调节支座8022和调节连接块8023，其中一个调节支座8022设置在探轮固定支架7的前侧，另外两个调节支座8022分别对称设置在探轮固定支架7后侧的左右两侧，各个调节连接块8023固定安装在探轮调节支架801上并与相应的调节支座8022上下相对，调节连接块8023上设有竖直的第一螺孔（图中未标示），各根调节螺杆8021与相应的第一螺孔螺纹连接并且调节螺杆8021的下端与相应调节支座8022可转动连接。

如图1和图2所示，试块机构6包括校准试块601和校准轨道602，校准轨道602设置在机架1上并且处于探轮固定支架7的下方，校准轨道602的长度方向与前后平移导轨4的长度方向一致，校准试块601通过插接并锁紧的方式可拆卸的安装在相应的校准轨道602上，校准试块601的上表面与校准轨道602持平，校准试块601均作为校准轨道602的一部分，校准轨道602和校准试块601上沿其长度方向设有相重叠的对中线；校准轨道602的前端均设有自后向前朝下延伸的斜面603；机架1上沿左右平移导轨2的延伸方向设有定位孔301，定位孔301处在校准轨道602的对中线上，左右平移座3上设有能够与定位孔301相配合锁紧的定位件302，定位件302处在探轮固定支架7的对称轴上；本实施例中定位件302采用插销，当平移至校准轨道602所相对应的定位孔301时将插销插入相应的定位孔301并锁紧即可。另外，本实施例中，为了方便不同测试的校准工作而设置了四个试块机构6，可用于不同校准试块的安装。

如图1和图2所示，耦合液循环机构10包括耦合液池101、潜水泵（图中未标示）和输液管102，耦合液池101设置在机架1上并处于测试试块的下方，潜水泵设置在耦合液池101中，输液管102的进液口与潜水泵相连接，输液管102的出液口设置在探轮固定支架7上，通过潜水泵和输液管102将耦合液抽送至探轮固定支架7上喷淋探轮，耦合液从探轮上自动滴落回耦合液池101中，一方面能够降低使用成本，提高耦合液的利用率，另一方面试块可以不用长期浸泡在耦合液中，有利于延长试块的使用寿命。为了节约成本，本实施例采用水作为耦合液。

下面结合附图和本发明的优选实施方式，对本发明探轮校准装置的使用方法、以及利用本发明探轮校准装置进行探轮校准的过程做进一步的描述：

（1）通过支架微调机构9对调节支架进行细微调节，转动微调螺杆901，在微调导块903、第一微调导轨904和第二微调导轨905的导向下小幅度移动调节支架，使定位件302与探轮固定支架7的对称轴对齐；

（2）将探轮安装至探轮固定支架7上，安装时探轮竖直设置，探轮的两个轮侧面通过轮轴分别安装在探轮固定支架7上，探轮的轮轴中轴线与探轮固定支架7的对称轴重合；

（3）移动左右平移座3至与校准模块所在的校准轨道602，将左右平移座3上的插销插入校准模块所在的校准轨道602所对应的定位孔301并锁紧，使探轮固定支架7的对称轴对准校准模块所在的校准轨道602的对中线；

（4）移动前后平移座5，探轮随着前后平移座5的移动逐渐与校准轨道602前端的斜面603接触，再贴合校准轨道602的轨面向后移动，直至沿着校准轨道602移动到校准模块上；

（5）将探轮连接到相应的测器仪器上，读取各个探头的回波情况；

（6）根据各个探头的实时回波情况，实时调节探轮固定支架7的倾斜度，从而调整各个探头的回波；其中，处于前侧的调节螺杆8021用于微调探轮固定支架7的前侧的高度，处于后侧的两个调节螺杆8021可同时微调探轮固定支架7后侧的高度，实现探轮固定支架7的单边倾斜调节；单独调节处于后侧的其中一根调节螺杆8021，可调节探轮固定支架7对该侧的倾斜度，实现探轮固定支架7的单侧倾斜调节；

（7）根据各个探头的实时回波情况，实时沿校准轨道602前后移动探轮的位置，调节探轮在校准模块上的位置，从而调整各个探头的回波；

（8）根据各个探头的实时回波情况，对探轮固定支架7进行微调，转动微调螺杆901，在微调导块903、第一微调导轨904和第二微调导轨905的导向下小幅度移动调节支架，从而调节探轮固定支架7的左右位置；

（9）重复步骤（6）至步骤（8），直至各个探头的回波情况符合校准要求。

在其他实施例中，左右平移座3和前后平移座5也可以设置合适的驱动装置（比如电机配合同步带轮等）进行驱动。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种探轮校准装置，其特征在于：包括机架、左右平移导轨、左右平移座、前后平移导轨、前后平移座、试块机构、探轮固定支架和探轮调节装置；左右平移导轨沿左右方向设置在机架上，左右平移座安装在左右平移导轨上并能够沿左右平移导轨移动，前后平移导轨沿前后方向设置在左右平移座上，前后平移座安装在前后平移导轨上并能够沿前后平移导轨移动；探轮固定支架通过探轮调节装置安装在前后平移座上，探轮调节装置用于调节探轮固定支架在一个水平高度上的倾斜度，使探轮固定支架在一个水平高度上能够向左侧或右侧作小幅度倾斜、或者在保持左右方向的轴对称的状态下向前或向后倾斜；所述试块机构包括校准轨道和校准试块，校准轨道设置在所述机架上并且处于所述探轮固定支架的下方，校准轨道的长度方向与前后平移导轨平行，校准试块可拆卸的安装在校准轨道上，校准轨道和校准试块上沿其长度方向设有相重叠的对中线；机架上沿左右平移导轨的延伸方向设有一个定位孔，定位孔处在校准轨道的对中线上，左右平移座上设有能够与定位孔均相配合锁紧的定位件，定位件处在探轮固定支架的对称轴上。

2.按照权利要求1所述的探轮校准装置，其特征在于：所述探轮调节装置包括探轮调节支架和三个螺杆调节机构，探轮调节支架安装在所述前后平移座上，三个螺杆调节机构均安装在探轮调节支架上，其中一个螺杆调节机构设置在所述探轮固定支架的前侧，另外两个螺杆调节机构分别对称设置在探轮固定支架后侧的左右两侧。

3.按照权利要求2所述的探轮校准装置，其特征在于：所述螺杆调节机构包括调节螺杆、调节支座和调节连接块，调节支座固定安装在所述前后平移座上，调节连接块安装在所述探轮固定支架上的相对应的位置，调节连接块上设有竖直的第一螺孔，调节螺杆与相应的第一螺孔螺纹连接并且调节螺杆的下端与调节支座可转动连接。

4.按照权利要求3所述的探轮校准装置，其特征在于：所述前后平移座上还设有支架微调机构，支架微调机构包括微调螺杆、微调连接块、微调导块、第一微调导轨和第二微调导轨；第一微调导轨和第二微调导轨沿左右方向设置在前后平移座上，所述探轮固定支架安装在第一微调导轨上并且能够沿第一微调导轨左右移动；微调连接块安装在前后平移座上，微调连接块上设有第二螺孔，微调螺杆的螺纹段与第二螺孔螺纹连接，微调导块安装在第二微调导轨上并可沿第二微调导轨移动，微调螺杆的非螺纹段通过轴承与微调导块可转动连接，微调导杆的末端与探轮固定支架可转动连接。

5.按照权利要求1至4任意一项所述的探轮校准装置，其特征在于：所述校准轨道的前端设有自后向前朝下延伸的斜面。

6.按照权利要求1至4任意一项所述的探轮校准装置，其特征在于：所述探轮校准装置还包括耦合液循环机构，耦合液循环机构包括耦合液池、潜水泵和输液管，耦合液池设置在所述机架上并且处于所述校准试块的下方，潜水泵设置在耦合液池中，输液管的进液口与潜水泵相连接，输液管的出液口设置在所述探轮固定支架上。

7.一种使用权利要求1所述探轮校准装置的探轮校准方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）调节探轮固定支架，使左右平移座上的定位件处于探轮固定支架的对称轴的延长线上；

（2）将探轮安装至探轮固定支架上，使探轮的轮轴中轴线与探轮固定支架的对称轴重合；

（3）移动左右平移座，使探轮固定支架的对称轴与校准模块所在的测试轨道的对中线相重叠；

（4）移动前后平移座，使探轮沿着测试轨道移动到校准模块上；

（5）将探轮连接到相应的测器仪器上，读取各个探头的回波情况；

（6）根据各个探头的实时回波情况，实时调节探轮固定支架的倾斜度，从而调整各个探头的回波；

（7）根据各个探头的实时回波情况，实时沿测试轨道前后移动探轮的位置，调节探轮在校准模块上的位置，从而调整各个探头的回波；

（8）重复步骤（6）和步骤（7），直至各个探头的回波情况符合校准要求。