CN208672574U - 钢轨轨底专用涡流检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种钢轨轨底专用涡流检测设备，该检测设备包括:控制单元；第一线圈，第一线圈与控制单元相连接，以从控制单元获得激励电流；第二线圈，第二线圈与控制单元相连接并且通过弹性连接件与第一线圈相连接；和手柄，手柄与连接件相连接，以通过手柄控制检测设备的移动，其中，第一线圈与第二线圈分别检测轨底表面产生的第一涡流信号和第二涡流信号，第一涡流信号和第二涡流信号被传送至控制单元。本实用新型公开的钢轨轨底专用涡流检测设备可以适用于钢轨轨底狭窄、粗糙的检测环境，并且具有检测精度高的优点。

Description

钢轨轨底专用涡流检测设备

技术领域

本实用新型涉及钢轨检测，更具体地，涉及一种钢轨轨底专用涡流检测设备。

背景技术

常用的无损检测方法包括涡流检测、渗透检测、磁粉检测、超声波检测等。

涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，适用于导电材料。当导体置于交变磁场之中，导体中就会有感应电流产生，这种电流称为涡流。由于导体自身各种因素(如电导率、磁导率、形状、尺寸和缺陷等)的变化，会导致感应电流的变化，利用这种现象来判知导体性质、状态及有无缺陷的检测方法，叫做涡流检测方法。

渗透检测是一种以毛细管作用原理为基础，用于检测非疏孔性金属和非金属试件表面开口缺陷的一种常规的无损检测方法。零件表面被施加含有荧光染料或着色染料的渗透液后，在毛细作用下，经过一定时间的渗透，渗透液可以渗进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液和干燥后；再在零件表面施加显像剂；同样，在毛细作用下，显像剂将吸引缺陷中的渗透液，即渗透液回渗到显像剂中；在一定的光源下(黑光或白光)，缺陷处的渗透液痕迹被显示(黄绿色荧光或红色)，然后通过目视，即可检测出缺陷的形貌及分布状态。

磁粉检测是铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。

超声检测是利用超声能透入被检测材料，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射、折射和衰减等特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至材料内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

铁路在役钢轨轨底空间狭窄，一般在50mm左右，且轨底面一般粗糙不平。由于钢轨外型的原因，超声探伤小车和大车均无法检测到轨底两翼部分。由于轨底检测面朝下，从而导致磁粉检测和渗透检测方法也无法实施。因此，目前还没有针对钢轨规定的有效检测手段。现场探伤工人一般通过镜子反射观察轨底表面情况，如裂纹很微小则很难观察到。轨底一旦出现裂纹，就很容易断裂，引发火车行车安全事故。

因此，针对钢轨轨底的特殊检测环境，需要设计专用的钢轨轨底探伤检测设备。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种钢轨轨底专用涡流检测设备，该检测设备包括:

控制单元；

第一线圈，第一线圈与控制单元相连接，以从控制单元获得激励电流；

第二线圈，第二线圈与控制单元相连接并且通过连接件与第一线圈相连接；和

手柄，手柄与连接件相连接，以通过手柄控制检测设备的移动，

其中，第一线圈和第二线圈分别检测轨底表面产生的第一涡流信号和第二涡流信号，第一涡流信号和第二涡流信号被传送至控制单元。

在一个实施例中，第一线圈和第二线圈分别由多个第一线圈单元和多个第二线圈单元组成，并且多个第一线圈单元中的每一个与多个第二线圈单元中相应的一个对应，以形成多个涡流信号差分。

在一个实施例中，多个第一线圈单元和多个第二线圈单元均为两个、四个或八个。

在一个实施例中，控制单元向多个第一线圈单元中的一个输出激励电流。

在一个实施例中，第一线圈或第二线圈与连接件相连接的一端设置有磁体环。

在一个实施例中，连接件为弹性连接件。

在一个实施例中，第一线圈和第二线圈均为半圆柱形线圈、圆柱形线圈或扇形线圈。

在一个实施例中，手柄能够相对于连接件转动，以在使用过程中调整手柄与地面的夹角。

在一个实施例中，控制单元包括检测仪和显示器，其中：

检测仪向第一线圈输出激励电流、并对第一涡流信号和第二涡流信号进行放大、相位旋转处理；以及

显示器与检测仪通信以实时显示经检测仪处理后的第一涡流信号和第二涡流信号。

在一个实施例中，检测设备还包括报警装置，当第一涡流信号和第二涡流信号的差分值超过预设阈值时，报警装置发出报警信号。

在一个实施例中，报警信号为声音信号、光信号或其组合。

在一个实施例中，检测设备还包括摄像装置，摄像装置设置在第一线圈或第二线圈的朝向轨底的一侧并与控制单元相连接。

本实用新型公开的钢轨轨底专用涡流检测设备可以适用于钢轨轨底空间狭窄且表面粗糙的工作环境，主要针对断轨前的横向裂纹进行扫查。通过弹性连接件连接第一线圈和第二线圈，可以保证两个线圈彼此随动，与钢轨轨底保持固定的间距，减少提离间距变化对检测信号的影响。第一线圈和第二线圈分别由多个第一线圈单元和多个第二线圈单元组成以形成差分式检测，并且在第一线圈和第二线圈与连接件连接的一端分别安装磁体环以使两个线圈能够吸引到钢轨轨底面。另外，将第一线圈和第二线圈设计为圆柱形、半圆柱形或扇形形状，可以在扫查过程中保证线圈与钢轨轨底面接触位置不同时仍然具有相同的灵敏度。

附图说明

图1为根据本实用新型的一个示例性实施例的钢轨轨底专用涡流检测设备的俯视图；

图2为根据本实用新型的一个示例性实施例的钢轨轨底专用涡流检测设备的侧视图；和

图3为根据本实用新型的一个示例性实施例的钢轨轨底专用涡流检测设备的第一线圈和第二线圈的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本实用新型的说明性、非限制性实施例，对根据本实用新型的钢轨轨底专用涡流检测设备进行进一步说明。

参照图1，本实用新型公开的钢轨轨底专用涡流检测设备包括控制单元、第一线圈1、第二线圈2和手柄4。控制单元(图中未示出)分别与第一线圈1和第二线圈2相连接，第一线圈1和第二线圈2通过连接件3连接到手柄4。

控制单元与第一线圈1相连接，以向第一线圈1输出激励电流，该激励电流可以在第一线圈1周围的环境中产生激励磁场，当激励磁场作用于钢轨6的轨底表面时，轨底表面感应产生涡流信号。第一线圈1和与第一线圈1并排设置的第二线圈2分别接收由钢轨6的轨底表面的不同检测点发出的第一涡流信号和第二涡流信号并传送至控制单元，控制单元可以对接收的第一涡流信号和第二涡流信号作进一步处理以向操作人员显示轨底表面的涡流检测结果。

第一线圈1为本领域常用的探头式线圈，可以以接触或非接触方式作用于待检测钢轨6的轨底。具体地，第一线圈1从控制单元获得激励电流后在第一线圈1的周围产生激励磁场，该激励磁场在金属材质的钢轨6的轨底表面感应产生涡流。

第二线圈2与控制单元相连接，同时通过连接件3连接到第一线圈1，以使第一线圈1与第二线圈2并排设置。在涡流检测中，第一线圈1和第二线圈2分别检测到第一涡流信号和第二涡流信号，第一涡流信号和第二涡流信号形成差分。当钢轨6的轨底面出现裂纹时，第一涡流信号和第二涡流信号发生畸变，控制单元即可根据涡流的变化幅度和相位等信息判断裂纹有无和严重程度。

本领域技术人员应当理解的是，第一线圈1与第二线圈2可以互换，即，根据是否向其中输出激励电流来区别第一线圈1与第二线圈2。

参照图2，手柄4与连接件3相连接，由操作人员控制以移动该检测设备。本领域技术人员可以理解的是，手柄4的长度和角度α均可调节以适合于不同身高的操作人员使用。优选地，手柄4可以相对于连接件3转动，以在使用过程中根据操作人员的身高调整手柄4与地面的夹角，便于对检测设备的操作。

使用本实用新型公开的钢轨轨底专用涡流检测设备对钢轨6的轨底面进行扫查时，首先将第一线圈1和第二线圈2置于钢轨6的轨底的下侧，打开控制单元以向第一线圈1输出交流电流；第一线圈1内的交流电流在钢轨6的轨底产生感应磁场，钢轨6的轨底面受感应磁场作用产生涡流信号；第一线圈1和第二线圈2从轨底面的不同检测点接收第一涡流信号和第二涡流信号，进一步将第一涡流信号和第二涡流信号传递至控制单元；控制单元对第一涡流信号和第二涡流信号进行处理，显示钢轨6的轨底表面状况以供操作人员参考。

由上述说明可以知道，由于本实用新型公开的钢轨轨底专用涡流检测设备使用体积非常小的两组线圈对钢轨6的轨底进行涡流检测，能够很好地适应钢轨6的轨底空间狭窄的工作环境，适应钢轨6的轨底粗糙不平的表面。因此，本实用新型公开的检测设备对于钢轨6的轨底面的扫查具有更精确的检测效果。

参照图3，第一线圈1和第二线圈2分别由多个第一线圈单元和多个第二线圈单元组成，并且多个第一线圈单元中的每一个与多个第二线圈单元中相应的一个对应。例如，第一线圈1由第一线圈单元a1、b1、c1和d1组成，第二线圈2由第二线圈单元a2、b2、c2和d2组成，其中a1与a2对应、b1与b2对应、c1与c2对应和d1与d2对应，从而在涡流检测过程中形成四组差分信号，该差分信号可以抑制钢轨6的轨底表面粗糙对检测信号的影响，去除干扰信号，大幅提高检测的灵敏度。但是本领域技术人员应当理解的是，多个第一线圈单元和多个第二线圈单元的数目并不限于四个，而可以是两个、八个或更多个。

在本实用新型的一个实施例中，控制单元向多个第一线圈单元中的一个输出激励电流，即，可任意选取第一线圈1中的一个单元作为激励线圈并在检测环境中产生感应磁场。例如，在上文的实施例中，向第一线圈单元a1输出激励电流，即，由a1产生激励磁场。在激励磁场作用下钢轨6的轨底面感应产生涡流信号，第一线圈单元a1、b1、c1和d1和第二线圈单元a2、b2、c2和d2分别对轨底面的不同点进行检测并将检测到的涡流信号分别传送至控制单元。这样，a1与a2、b1与b2、c1与c2以及d1与d2检测的轨底涡流信号分别形成差分，由控制单元进行分析并对线圈之间由于距离不同产生的信号差异进行补偿。这样，钢轨6的轨底面没有缺陷时，涡流信号没有差异，检测输出结果为零；存在缺陷时，缺陷处的涡流信号发生畸变，检测输出检测结果不为零。在一个实施例中，第一线圈1和第二线圈2中的一个的一端通过磁体环5连接到连接件3。这样，使用该检测设备对钢轨6的轨底面进行涡流检测时，设置在第一线圈1或第二线圈2的一端的磁体环5可以轻轻地吸附在钢轨6的轨底，使第一线圈1和第二线圈2可以与钢轨6的轨底保持基本固定的距离，从而避免提离效应对检测结果的影响。

优选地，用于连接第一线圈1和第二线圈2的连接件3为弹性连接件。这样，当操作人员移动该检测设备时，第一线圈1和第二线圈2能够随着彼此的移动而移动，使二者与钢轨6的轨底保持不变的提离间距，也保证与钢轨6的轨底贴合良好。

在一个实施例中，第一线圈1和第二线圈2均为半圆柱形线圈、圆柱形线圈或扇形线圈，以使第一线圈1和第二线圈2与钢轨6的轨底面以点线的方式接触。这样，在第一线圈1和第二线圈2中的任一个与轨底面相切的线会随着检测角度而变化时，第一线圈1和第二线圈2在各个位置的检测灵敏度相同。

控制单元包括检测仪(图中未示出)和显示器(图中未示出)。其中，检测仪向第一线圈1输出激励电流，即，交流电流，同时从第一线圈1和第二线圈2获取第一涡流信号和第二涡流信号并对其进行放大、相位旋转、相位放大等处理。显示器与检测仪通信以实时显示经检测仪处理后的感应电流信号。

在一个实施例中，该钢轨轨底专用涡流检测设备还包括报警装置。涡流信号的变化代表钢轨6的轨底表面情况，因此当钢轨6的轨底出现裂纹时，由钢轨6的轨底表面产生的涡流信号会发生变化。操作人员可以根据检测要求预设涡流信号的变化阈值，当实时检测到的涡流信号的变化幅度在预设阈值内时表明钢轨6的轨底状况处于良好状态，而当实时检测到的涡流信号的变化幅度大于该预设阈值时表明钢轨6的轨底面出现超标的裂纹，需要及时检修，同时通过报警装置发出报警信号以提示操作人员。在一个实施例中，报警信号为声音信号、光信号或其组合，或者本领域常用的其它报警方式。

在一个实施例中，钢轨轨底专用涡流检测设备还包括摄像装置(图中未示出)。摄像装置可以安装在第一线圈1或第二线圈2的朝向钢轨6的轨底的一侧并与控制单元相连接，从而在检测过程中将钢轨6的轨底的视频数据传送到控制单元的显示器，以供操作人员参考。

下面结合附图对本实用新型公开的钢轨轨底专用涡流检测设备的操作过程作进一步说明。操作人员手持检测设备，将检测设备的第一线圈1和第二线圈2部分伸入钢轨6的轨底；启动检测仪，由检测仪向第一线圈1输出激励电流，第一线圈1周围空间产生激励磁场；钢轨6的轨底面在激励磁场的作用下感应产生涡流信号，第一线圈1和第二线圈2从轨底表面的不同检测点接收第一涡流信号和第二涡流信号，第一涡流信号和第二涡流信号形成差分；第一线圈1和第二线圈2分别将第一涡流信号和第二涡流信号传送至检测仪；检测仪对接收到的第一涡流信号和第二涡流信号进行放大、相位旋转、整形等处理；当钢轨6的轨底面出现裂纹时，第一涡流信号和第二涡流信号发生畸变，检测仪即可根据涡流的变化幅度和相位等信息判断裂纹的有无和严重程度，并输出到显示器端进行显示。在实时检测过程中，若第一涡流信号和第二涡流信号的差分值超过预设阈值，则报警装置发出声音、光或其它报警信号；同时，安装在第一线圈1或第二线圈2上的摄像装置将钢轨6的轨底的视频信号传送至控制单元，由显示器向操作人员显示。

Claims (12)

1.一种钢轨轨底专用涡流检测设备，其特征在于，所述检测设备包括：

控制单元；

第一线圈，所述第一线圈与所述控制单元相连接，以从所述控制单元获得激励电流；

第二线圈，所述第二线圈与所述控制单元相连接并且通过连接件与所述第一线圈相连接；和

手柄，所述手柄与所述连接件相连接，以通过所述手柄控制所述检测设备的移动，

其中，所述第一线圈和所述第二线圈分别检测轨底表面产生的第一涡流信号和第二涡流信号，所述第一涡流信号和所述第二涡流信号被传送至所述控制单元。

2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈分别由多个第一线圈单元和多个第二线圈单元组成，并且所述多个第一线圈单元中的每一个与所述多个第二线圈单元中相应的一个对应，以形成多个涡流信号差分。

3.根据权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述多个第一线圈单元和所述多个第二线圈单元均为两个、四个或八个。

4.根据权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述控制单元向所述多个第一线圈单元中的一个输出激励电流。

5.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述第一线圈或所述第二线圈与所述连接件相连接的一端设置有磁体环。

6.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述连接件为弹性连接件。

7.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈均为半圆柱形线圈、圆柱形线圈或扇形线圈。

8.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述手柄能够相对于所述连接件转动，以在使用过程中调整所述手柄与地面的夹角。

9.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述控制单元包括检测仪和显示器，其中：

所述检测仪向所述第一线圈输出激励电流、并对所述第一涡流信号和所述第二涡流信号进行放大和相位旋转处理；以及

所述显示器与所述检测仪通信以实时显示经所述检测仪处理后的所述第一涡流信号和所述第二涡流信号。

10.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备还包括报警装置，当所述第一涡流信号和所述第二涡流信号的差分值超过预设阈值时，所述报警装置发出报警信号。

11.根据权利要求10所述的检测设备，其特征在于，所述报警信号为声音信号、光信号或其组合。

12.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备还包括摄像装置，所述摄像装置设置在所述第一线圈或所述第二线圈的朝向轨底的一侧并与所述控制单元相连接。