CN114324590A - 一种超声波探头耦合液保持装置、钢轨监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声波探头耦合液保持装置、钢轨监测系统及方法，装置包括超声波探头和箱体；所述超声波探头设置在所述箱体内,用于对钢轨的缺陷进行检测；所述箱体上设置有探头出线孔，用于连接引出所述超声波探头的探头线；所述箱体上还设置进油孔，用于向所述箱体提供所述耦合液。将超声波探头完整地套装在一个封闭的空间里，达到了防耦合液渗漏的效果，同时将超声波探头耦合液保持装置直接用夹持模块固定连接到被监测钢轨区域的外表面，整个超声波探头耦合液保持装置都有固定连接设计，能长期保持耦合液的稳定耦合使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及钢轨的在线伤损监测领域，特别是涉及一种超声波探头耦合液保持装置、钢轨监测系统及方法。
背景技术
现有技术中，超声波自动化监测系统中，声束耦合对超声波探头的工作有着非常重要的作用，一般都需要水浸耦合或油浸耦合。因为超声波探头工作要靠数百伏的电脉冲来激励，出于对探头的保护，必须要避免监测工作中耦合液导电致使探头内部电路短路而无法工作，同时也要在探头工作时，有足够量的耦合液，保证超声声束可以穿透进入钢轨被检测区域，形成有效超声监测信号。
通常情况下，耦合液的保持是很重要，需要在耦合液蒸发或者泄漏到外部时，及时补充耦合用的油或者水，同时要避免产生的气泡影响超声声束传播进入钢轨。目前的在线监测现场应用场景中，通常都是用类似环氧树脂胶探头粘接的方法，环氧树脂胶固化后，将超声波探头硬性粘接到钢轨表面，达到声场耦合的效果，避免耦合剂流动和蒸发导致出现耦合不良的问题。
以上现场使用的防耦合液泄漏的环氧树脂胶粘接探头方案有一定局限性。首先采用环氧树脂胶粘接耦合的方案，不利于更换损坏了的探头，特别是在线监测使用大量超声波探头情况下，更换探头时取下探头比较困难，更换工作会变得非常繁琐。其次环氧树脂胶粘接强度大，更换监测探头时需要将探头用锤子敲击或者化学药品(例如丙酮)腐蚀下来，这一取出探头的过程，对钢轨外表面可能会产生一定的损伤或腐蚀，也没有完全摆脱更换探头困难的缺点。
发明内容
本发明旨在提供一种超声波探头耦合液保持装置、钢轨监测系统及方法，用于解决现有技术中存在的缺陷。
本发明的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。
一种超声波探头耦合液保持装置，包括超声波探头和箱体；
其中，所述超声波探头设置在所述箱体内,用于对钢轨的缺陷进行检测；
所述箱体上设置有探头出线孔，用于连接引出所述超声波探头的探头线；
所述箱体上还设置进油孔，用于向所述箱体提供所述耦合液。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述装置还包括与所述超声波探头连接的位置调节部件，所述位置调节部件用于调整改变所述超声波探头在所述箱体中的位置。
本发明还提供了一种钢轨监测系统，其特征在于，所述监测系统包括本发明所述的超声波探头耦合液保持装置、整体框架和供油装置，其中所述超声波探头耦合液保持装置和供油装置均设置在所述整体框架的中空腔内，所述供油装置与所述超声波探头耦合液保持装置通过进油孔连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述整体框架的侧边上设置有若干固定孔，所述超声波探头耦合液保持装置通过所述若干固定孔固定在所述整体框架的中空腔内。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述整体框架还设置有盖板，所述超声波探头耦合液保持装置的背面固定在所述盖板上。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述监测系统还包括出油孔，所述出油孔设置在所述箱体上，用于溢出所述箱体内的所述耦合液并排出所述箱体内的空气。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述盖板上设置有固定槽，所述探头出线孔嵌套在所述盖板的固定槽中。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，还包括设置在所述超声波探头耦合液保持装置的正面的密封圈，所述密封圈用于密封所述超声波探头耦合液保持装置与钢轨之间的缝隙。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述盖板上还设置有高度调节部件，用于调整所述超声波探头耦合液保持装置在所述整体框架中的高度。
本发明还提供了一种钢轨监测方法，所述方法采用本发明所述的监测系统来实现，包括如下步骤：
S1.将超声波探头耦合液保持装置中的超声波探头放置在箱体的里面，通过位置调节部件调整所述超声波探头在箱体里面的位置；
S2.在所述超声波探头耦合液保持装置的正面设置密封圈，接着将超声波探头耦合液保持装置通过整体框架上的若干固定孔固定，并设置于整体框架中空腔内的一侧；
S3.将整体框架安装在待测钢轨上，调节高度调节部件使得超声波探头耦合液保持装置与待测钢轨完全贴合，再将供油装置放置在整体框架的中空腔内的另一侧上并和箱体的进油口连接；
S4.对待测钢轨进行测量，将数据采集模块与超声波探头的探头线相连接，用于实时采集所述超声波探头对所述待测钢轨进行监测的得到的信号。
本发明的有益技术效果
本发明实施例的一种超声波探头耦合液保持装置、钢轨监测系统及方法，装置包括超声波探头和箱体；所述超声波探头设置在所述箱体内,用于对钢轨的缺陷进行检测；所述箱体上设置有探头出线孔，用于连接引出所述超声波探头的探头线；所述箱体上还设置进油孔，用于向所述箱体提供所述耦合液。将超声波探头设置在箱体里，确保了超声波探头耦合良好，便于更换，同时采用橡胶密封圈与超声波探头耦合液保持装置连接，将超声波探头完整地套装在一个封闭的空间里，达到了防耦合液渗漏的效果，同时将超声波探头耦合液保持装置直接用夹持模块固定连接到被监测钢轨区域的外表面，整个超声波探头耦合液保持装置都有固定连接设计，能长期保持耦合液油的稳定耦合使用效果，保证其中的超声波探头可以长期实时监测钢轨内裂纹缺陷的发展情况，防止因裂纹缺陷的扩展导致钢轨折断，保障铁路运输的安全可靠运行。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1为本发明实施例中的超声波探头耦合液保持装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中的钢轨监测系统的结构示意图；
图3为本发明实施例中的钢轨监测系统的结构示意图；
图4为本发明实施例中的钢轨监测系统布置在钢轨上进行检测的示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本实施例提供了一种超声波探头耦合液保持装置，包括超声波探头和箱体；其中，所述超声波探头设置在所述箱体内；
所述箱体上还设置有探头出线孔1，用于引出超声波探头4的探头线、出油孔3和进油孔5；所述超声波探头出线孔1设置在所述箱体的背面；所述出油孔3设置在所述箱体的上顶面；所述进油孔5设置在所述箱体的侧面。
其中，如图1所示，箱体为油箱6，用于盛放耦合液，将超声波探头4固定在装有耦合液的油箱6里面，在所述油箱6的上顶面还设置有两个或多个螺丝固定孔，用于调整超声波探头4在油箱6中的位置，具体为采用调节螺丝2作为位置调节部件，各自穿过相应的所述固定孔来固定所述超声波探头4，从而将超声波探头4固定在油箱6里面，并可灵活调整在油箱6中的位置。调节螺丝2的使用可使超声波探头4在耦合液油箱6里可以上下移动，而且调节螺丝2可以保证超声波探头4与钢轨完全接触。出油孔3为保证耦合液油满后可以溢出并能排出里面的空气，后续使用时会用螺丝封堵上出油孔3，这样使得超声波探头4整体浸润在油箱6内的耦合液中，而且耦合液不会从出油孔3中流出来，并将超声波探头4与钢轨相接触吻合，这样使得超声波探头4跟钢轨轨腰面有耦合液的充分耦合，可以保证超声波探头4的稳定使用。
该超声波探头耦合液保持装置结构中超声波探头4完全浸入在油箱6的耦合液中，超声波探头4的整体结构承受一定耦合剂压力，超声波探头4需要防止耦合液渗漏进入探头内部。超声波探头4内部构造全部用环氧树脂灌封，油箱6的耦合液无法接触到探头内部的压电晶片和电路，因此超声波探头4的防耦合液渗漏主要集中在探头接头上，本发明中超声波探头4的防渗漏采用防渗漏对接接头，达到探头防水的目的，也可以将接线头埋入超声波探头4的内部，靠超声波探头4内部的环氧胶密封实现防耦合液渗漏。
本发明的超声波探头耦合液保持装置，包括超声波探头4和箱体；其中，所述超声波探头4设置在所述箱体内，使得该装置具有更换方便和长时间保持良好油液耦合的优点，提高了对钢轨内缺陷的稳定监测和检出能力。
优选地，如图2-图3所示，本发明还提供了一种钢轨监测系统，所述监测系统包括本发明提供的超声波探头耦合液保持装置、整体框架和供油装置，本发明的供油装置采用油袋9来实现，其中所述超声波探头耦合液保持装置和油袋9均设置在所述整体框架上，整体框架呈中空的矩形，矩形内一侧设置超声波探头耦合液保持装置，通过整体框架的矩形的竖直侧边上的若干固定孔13连接超声波探头耦合液保持装置；中空矩形内另一侧放置油袋9。另外，整体框架还设置有盖板16，盖板16的四周周边上设置有若干盖板固定孔7，采用螺丝等将盖板16与盖板固定孔7相配合拧紧，从而将所述油箱6的背面与盖板16进行固定，在盖板16上与超声波探头耦合液保持装置的背面相对应的位置设置有若干螺丝孔8和固定槽，探头出线孔1从盖板16的固定槽引出，盖板16将油袋9、油箱6及出油孔和进油孔都盖在整体钢轨监测系统里面，将超声波探头4的探头线从所述探头出线孔1中引出，相应地，用螺丝将相应的螺丝孔8相连接固定，用于调节整个超声波探头耦合液保持装置在整体框架中的上下位置，本发明中设置四个螺丝孔8。所述油袋9的出口连接超声波探头耦合液保持装置上的进油孔5，从而将油袋9和进油孔5连接，因此，油袋9中的耦合液为后续油箱6中补充耦合所用，在重力作用下，保证超声波探头4一直浸泡在油箱6的耦合液中，使得超声波探头4和钢轨保持长期稳定的液油耦合状态。出油孔3是为保证耦合液满后从其中溢出并能排出油箱6里面的空气，同时通过该出油孔3也可以将耦合液注入油箱6，这样可以方便补充油袋9和油箱6中因长期使用时损失的耦合液。
优选地，为保证耦合液泄漏到钢轨外面，在监测系统中还设置有密封圈14，具体来说是将密封圈14设置在超声波探头耦合液保持装置的正面位置，采用橡胶材料作为密封圈14与超声波探头耦合液保持装置相连接，用来密封耦合液保持装置与钢轨之间存在的缝隙，避免耦合液保持装置发生漏油，保证能够准确地对钢轨的损伤进行监测。
优选地，本发明的监测系统还包括两夹持模块，如图3所示为夹持机构10和11，其中在钢轨一侧设置夹持机构10，该夹持机构10通过固定支架12与整体框架相连接，使得超声波探头耦合液保持装置、整体框架和夹持机构10固定在一起形成一个整体，相应地，另一夹持机构11放置于钢轨的与上述整体相对应的另一侧，即使得夹持结构10和11分别夹持在钢轨15的两侧，使得钢轨15的轨面和密封圈14完全接触。
优选地，本发明还提供了一种钢轨监测方法，所述方法采用本发明所述的监测系统来实现，包括如下步骤：
(1).将超声波探头耦合液保持装置中的超声波探头放置在箱体的里面，通过位置调节部件调整所述超声波探头在箱体里面的位置；
(2).在所述超声波探头耦合液保持装置的正面设置密封圈，接着将超声波探头耦合液保持装置通过整体框架上的若干固定孔固定，并设置于整体框架中空腔内的一侧；
(3).将整体框架安装在待测钢轨上，调节高度调节部件使得超声波探头耦合液保持装置与待测钢轨完全贴合，再将供油装置放置在整体框架的中空腔内的另一侧上并和箱体的进油口连接；
(4).对待测钢轨进行测量，将数据采集模块与超声波探头的探头线相连接，用于实时采集所述超声波探头对所述待测钢轨进行监测的得到的信号。
具体地，如图4所示，采用钢轨监测系统对待测钢轨进行检测，首先将超声波探头4放置在油箱6的里面，通过上下调节螺丝2将超声波探头4固定在油箱6里面；其次，在油箱6与钢轨接触面部分设置密封圈14用来密封油箱6与钢轨之间存在的缝隙，使得油箱6中的耦合液不至于泄漏出来，接着将油箱6和超声波探头4组成的超声波探头耦合液保持装置通过整体框架上的若干固定孔13固定，并设置于整体框架中空矩形内一侧；然后将夹持机构10和11安装在钢轨15上，保证安装吻合的情况下安装固定支架12，该钢轨监测系统采用分开结构设计，将夹持机构10和11放置在钢轨15的轨底面部分，将超声波探头耦合液保持装置、整体框架和油袋9放置在轨腰部分，这是为了保证钢轨监测系统的整体机械结构与要测量的钢轨相适应，先保证钢轨轨底三角区和夹持机构10的接触吻合，再用固定支架12固定钢轨的轨腰和轨底部分，保证了超声波探头耦合液保持装置通过密封圈14能够更好的与钢轨接触，避免了耦合液的泄漏。上下调节穿过螺丝孔8的螺丝使得超声波探头耦合液保持装置与钢轨15完全贴合，再将油袋9和油箱6的进油口5连接，油袋9中的耦合液在重力作用下，可以及时补充超声波探头耦合液保持装置中的耦合液，保证在充分耦合的情况下实现长期的超声波探头4的耦合和监测信号采集。在测量钢轨时，将连接仪器与探头出线孔1引出的超声波探头4的探头线相连接，查看有无信号输入，检查超声波探头4是否能正常工作，并可通过螺丝2调节超声波探头4的位置，同时由于超声波探头4的信号会随油箱6内的耦合液的浸润状态而改变，因此，还可使用连接仪器同时观察超声波探头4的信号的耦合状态，连接仪器实时采集所述超声波探头对所述待测钢轨进行监测的得到的信号，从而实现对钢轨的监测信号的采集。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本发明所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。
Claims (10)
1.一种超声波探头耦合液保持装置，其特征在于，包括超声波探头和箱体；
其中，所述超声波探头设置在所述箱体内,用于对钢轨的缺陷进行检测；
所述箱体上设置有探头出线孔，用于连接引出所述超声波探头的探头线；
所述箱体上还设置进油孔，用于向所述箱体提供所述耦合液。
2.根据权利要求1所述的超声波探头耦合液保持装置，其特征在于，所述装置还包括与所述超声波探头连接的位置调节部件，所述位置调节部件用于调整改变所述超声波探头在所述箱体中的位置。
3.一种钢轨监测系统，其特征在于，所述监测系统包括权利要求1-2任一项所述的超声波探头耦合液保持装置、整体框架和供油装置，其中所述超声波探头耦合液保持装置和供油装置均设置在所述整体框架的中空腔内，所述供油装置与所述超声波探头耦合液保持装置通过进油孔连接。
4.根据权利要求3所述的钢轨监测系统，其特征在于，所述整体框架的侧边上设置有若干固定孔，所述超声波探头耦合液保持装置通过所述若干固定孔固定在所述整体框架的中空腔内。
5.根据权利要求4所述的钢轨监测系统，其特征在于，所述整体框架还设置有盖板，所述超声波探头耦合液保持装置的背面固定在所述盖板上。
6.根据权利要求3所述的钢轨监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括出油孔，所述出油孔设置在所述箱体上，用于溢出所述箱体内的所述耦合液并排出所述箱体内的空气。
7.根据权利要求5所述的钢轨监测系统，其特征在于，所述盖板上设置有固定槽，所述探头出线孔嵌套在所述盖板的固定槽中。
8.根据权利要求5所述的钢轨监测系统，其特征在于，还包括设置在所述超声波探头耦合液保持装置的正面的密封圈，所述密封圈用于密封所述超声波探头耦合液保持装置与钢轨之间的缝隙。
9.根据权利要求7所述的钢轨监测系统，其特征在于，所述盖板上还设置有高度调节部件，用于调整所述超声波探头耦合液保持装置在所述整体框架中的高度。
10.一种钢轨监测方法，其特征在于，所述方法采用权利要求3-9任一项所述的监测系统来实现，包括如下步骤：
S1.将超声波探头耦合液保持装置中的超声波探头放置在箱体的里面，通过位置调节部件调整所述超声波探头在箱体里面的位置；
S2.在所述超声波探头耦合液保持装置的正面设置密封圈，接着将超声波探头耦合液保持装置通过整体框架上的若干固定孔固定，并设置于整体框架中空腔内的一侧；
S3.将整体框架安装在待测钢轨上，调节高度调节部件使得超声波探头耦合液保持装置与待测钢轨完全贴合，再将供油装置放置在整体框架的中空腔内的另一侧上并和箱体的进油口连接；
S4.对待测钢轨进行测量，将数据采集模块与超声波探头的探头线相连接，用于实时采集所述超声波探头对所述待测钢轨进行监测的得到的信号。
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|---|---|
| CN114324590B (zh) | 2024-03-08 |
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