CN216082614U - 轨道探伤车的探头标定系统及轨道探伤车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轨道探伤车的探头标定系统及轨道探伤车。该探头标定系统包括：待标定探头，用于向标定轨发射超声波，以探测标定轨中的标定缺陷，还用于接收标定轨的第一反射波，第一反射波用于反映标定缺陷的信息；转接装置，转接装置包括第一接口和第二接口，第二接口用于可插拔连接待标定探头，以接收第一反射波；超声波处理装置，连接转接装置的第一接口，用于接收标定轨的第一反射波，并根据第一通道增益对第一反射波进行放大处理，输出处理后的第一放大信号，还用于接收对第一通道增益的设置；显示装置，连接超声波处理装置，用于显示第一放大信号。该探头标定系统能可靠快捷的切换不同的待标定探头，从而实现对不同待标定探头的快速标定。

Description

轨道探伤车的探头标定系统及轨道探伤车

技术领域

本实用新型涉及铁路列车领域，特别是涉及一种轨道探伤车的探头标定系统及轨道探伤车。

背景技术

钢轨探伤是铁路运输的基础，确保钢轨运营状态良好是保证铁路运输安全的重要措施。国内普遍采用80公里/小时运行速度的大型轨道探伤车对钢轨进行周期性检测，轨道探伤车上搭载超声波检测系统对钢轨进行探伤。超声波钢轨探伤系统是通过探头在钢轨踏面发出超声波后，并根据钢轨伤损反射的超声回波来检测钢轨伤损。由于探头在使用一段时间后存在灵敏度误差，则需通过探头标定系统对探头进行标定，而传统的探头标定系统无法实现灵活切换不同类型的探头。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够灵活切换不同类型探头的轨道探伤车的探头标定系统及轨道探伤车。

第一方面，提供了一种轨道探伤车的探头标定系统，该系统包括：

待标定探头，用于向标定轨发射超声波，以探测标定轨中的标定缺陷，还用于接收标定轨的第一反射波，第一反射波用于反映标定缺陷的信息；

转接装置，转接装置包括第一接口和第二接口，第二接口用于可插拔连接待标定探头，以接收第一反射波；

超声波处理装置，连接转接装置的第一接口，用于接收标定轨的第一反射波，并根据第一通道增益对第一反射波进行放大处理，输出处理后的第一放大信号，还用于接收对第一通道增益的设置；

显示装置，连接超声波处理装置，用于显示第一放大信号。

在其中一个实施例中，上述系统还包括标定台，标定台设置于超声波处理装置的邻近区域，并用于放置标定轨。

在其中一个实施例中，转接装置为转接器；其中，转接器包括探头插孔和转接板；探头插孔设置在转接板上；转接板的一端连接超声波处理装置，另一端通过待标定探头的插头和探头插孔的配合连接待标定探头，以接收标定轨的第一反射波。

在其中一个实施例中，超声波处理装置包括：信号处理器，连接转接装置的第一接口，用于接收标定轨的第一反射波，并根据第一通道增益对第一反射波进行放大处理，输出处理后的第一放大信号；信号处理器还用于接收增益控制信号，并根据增益控制信号调整第一通道增益；上位机，连接信号处理器，用于接收对第一通道增益的设置，并向信号处理器输出增益控制信号。

在其中一个实施例中，信号处理器为FPGA或单片机。

在其中一个实施例中，上位机为终端设备。

在其中一个实施例中，待标定探头为单晶超声波探头、双晶超声波探头和具有可调节超声入射角度功能的相控阵超声波探头中的至少一种。

在其中一个实施例中，显示装置为显示器。

第二方面，提供了一种轨道探伤车，该轨道探伤车包括车体、车载探头以及上述任一实施例中的探头标定系统；其中，探头标定系统设置于车体的内部；其中，车载探头设置于车体的外部，用于向目标钢轨发射超声波，以探测目标钢轨的缺陷；车载探头还用于接收目标钢轨的第二反射波，第二反射波用于反映缺陷的信息；目标钢轨是指车体所行使的钢轨；转接装置的第二接口还用于可插拔连接车载探头，以接收目标钢轨的第二反射波；超声波处理装置还用于接收目标钢轨的第二反射波，并根据第二通道增益对第二反射波进行放大处理，输出处理后的第二放大信号；显示装置还用于显示第二放大信号。

在其中一个实施例中，轨道探伤车还包括紧固件；车载探头通过紧固件可拆卸地设置于所述车体的外部。

上述轨道探伤车的探头标定系统及轨道探伤车，通过转接装置的第二接口与待标定探头进行可插拔连接，以使待标定探头在向标定轨发射超声波后，将接收到的标定轨的第一反射波通过转接装置传输至超声波处理装置中；而后，通过超声波处理装置根据第一通道增益对第一反射波进行放大处理，并向显示装置输出处理后的第一放大信号；接着，工作人员根据显示装置显示的第一放大信号，通过超声波处理装置对第一通道增益进行设置，以完成对待标定探头的标定。因此，转接装置的第二接口通过可拔插连接方式与待标定探头连接，不仅可以可靠快捷的切换不同的待标定探头，从而实现对不同待标定探头的快速标定；此外，还可以将已建立连接的待标定探头可靠便捷的切换为轨道探伤车的车体外部的车载探头。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例的轨道探伤车的探头标定系统的结构框图；

图2为一实施例的转接装置的结构示意图；

图3为一实施例的超声波处理装置的结构示意图；

图4为一实施例的轨道探伤车的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种轨道探伤车的探头标定系统，该轨道探伤车的探头标定系统包括待标定探头100、转接装置200、超声波处理装置300以及显示装置400。

待标定探头100是从轨道探伤车上取下的需进行标定处理的探头。待标定探头100为了探测标定轨中的标定缺陷，可以向标定轨发射超声波，还可以接收标定轨的第一反射波。

其中，标定轨上可以预先设置不同类型的标定缺陷；例如，纵向水平裂纹、螺栓孔裂纹、轨腰部位伤损、轨头/轨腰连接处核伤、焊缝垂直劈裂伤损等。标定轨的第一反射波可以反映标定轨中的标定缺陷的信息。在一个具体示例中，标定缺陷的信息包括标定缺陷的位置、标定缺陷的大小以及标定缺陷的类型，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。在其中一个实施例中，待标定探头100可以向标定轨的踏面中心处发射超声波，以使接收到的标定轨的第一反射波可以准确反映标定轨的标定缺陷。

在其中一个实施例中，待标定探头100可以是单晶超声波探头、双晶超声波探头和具有可调节超声入射角度功能的相控阵超声波探头中的至少一种。其中，具有可调节超声入射角度功能的相控阵超声波探头可以便捷的设置超声波的入射角，以探测标定轨中不同类型的标定缺陷；例如，将超声波入射角设置为0°时可以发现标定轨中的纵向水平裂纹，将超声波入射角设置为37°时可以发现标定轨中的螺栓孔裂纹等。

在一个具体示例中，基于超声波在不同介质的传播特性，待标定探头100以预设频率的超声波向标定轨发射超声波，当超声波遇到标定轨中的标定缺陷时，标定轨中反射回的第一反射波则会不同于正常反射波，从而根据该第一反射波可以分析得出标定轨中的标定缺陷的信息，以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。

转接装置200包括第一接口和第二接口。其中，转接装置200的第一接口连接超声波处理装置300，转接装置200的第二接口用于可拔插连接待标定探头100，从而接收到待标定探头100中的标定轨的第一反射波，并将接收到的标定轨的第一反射波通过第一接口输出至超声波处理装置300。此外，由于转接装置200的第二接口通过可拔插连接方式与待标定探头连接，所以转接装置200的第二接口通过可拔插连接方式不仅可以可靠快捷的切换不同类型的待标定探头，还可以将已建立连接的待标定探头可靠便捷的切换为轨道探伤车的车体外部的车载探头。

在其中一个实施例中，如图2所示，转接装置200为转接器；其中，转接器包括探头插孔210和转接板220。

其中，探头插孔210设置在转接板220上；转接板220的一端连接超声波处理装置300，转接板220的另一端通过待标定探头100的插头110和探头插孔210的配合连接待标定探头100，从而接收到标定轨的第一反射波。

在本实施例中，通过在转接器的转接板上设置带有探头插孔210和不同类型的待标定探头的插头或车载探头的插头相配合，从而实现可靠快捷的切换不同类型的待标定探头以及将已建立连接的待标定探头可靠便捷的切换为轨道探伤车的车体外部的车载探头。

在一个具体示例中，转接装置200包括第一接口和多个第二接口，通过多个第二接口可以分别连接不同类型的待标定探头或者车载探头，从而减少待标定探头100或者车载探头拔插次数，降低待标定探头100或者车载探头的磨损，以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。

超声波处理装置300可以通过转接装置200的第一接口接收到标定轨的第一反射波，并且根据第一通道增益对第一反射波进行放大处理，从而输出处理后的第一放大信号；同时，超声波处理装置300还可以接收第一通道增益的设置。

在一个具体示例中，超声波处理装置300和转接装置200设置于超声柜内部，超声波处理装置300可以通过转接装置200的第一接口接收到标定轨的第一反射波；而后，根据待标定探头所使用的第一超声通道对应的预设第一通道增益，对标定轨的第一反射波进行放大处理，并输出处理后的第一放大信号；且，超声波处理装置300还可以在接收到外部对第一通道增益的设置后，及时调整预设第一通道增益，以完成待标定探头的标定；此外，第一超声通道可以是待标定探头中任意一个超声通道。以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。

在其中一个实施例中，如图3所示，超声波处理装置300包括信号处理器310和上位机320。其中，信号处理器310连接转接装置200的第一接口，上位机320连接信号处理器310。

信号处理器310可以接收标定轨的第一反射波，并根据第一通道增益对第一反射波进行放大处理，输出处理后的第一放大信号；同时，信号处理器还可以接收增益控制信号，并根据增益控制信号调整待标定探头所使用的第一超声通道对应的第一通道增益，以完成待标定探头的标定。在其中一个实施例中，信号处理器可以但不限于是FPGA或单片机。

上位机320可以接收对第一通道增益的设置，并在接收到对第一通道增益的设置时向信号处理器310输出增益控制信号，以使信号处理器310根据增益控制信号调整第一通道增益而最终完成待标定探头的标定。在其中一个实施例中，上位机为终端设备，该终端设备可以但不限于是个人计算机、笔记本电脑或者平板电脑中。

在本实施例中，通过上位机320可以接收对第一通道增益的设置，并在接收到对第一通道增益的设置时向信号处理器310输出增益控制信号，以使信号处理器310根据增益控制信号调整第一通道增益，而最终完成待标定探头的标定，提高了轨道探伤车的探头标定系统的操作便利性。

显示装置400连接超声波处理装置300，可以显示第一放大信号。在其中一个实施例中，显示装置400可以显示第一放大信号的A扫描图像，还可以显示包括第一通道增益值的超声参数。在其中一个实施例中，显示装置400可以但不限于是显示器。

在一个具体示例中，轨道探伤车中的工作人员在需进行标定作业时，从轨道探伤车的车体的外部取下需要进行标定处理的探头即待标定探头100，并将待标定探头100放置在标定轨的踏面中心处；而后，采用可插拔的连接方式将待标定探头100与转接装置200的第二接口进行连接，并通过超声波处理装置300选择待标定探头100需标定的超声通道以及向待标定探头100输出激发信号；接着，待标定探头100接收到激发信号时，向标定轨的踏面中心处发射预设频率的超声波，并接收标定轨的第一反射波；且，超声波处理装置300通过转接装置200接收到标定轨的第一反射波，并根据待标定探头100需标定的超声通道对应的预设第一通道增益，对标定轨的第一反射波进行放大处理后向显示装置400输出处理后的第一放大信号；然后，工作人员根据显示装置400显示的第一放大信号缓慢移动标定轨上的待标定探头100，直至找到待标定探头100发射的超声波垂直入射标定缺陷时对应的第一放大信号即最佳第一放大信号停止移动待标定探头100；最后，通过超声波处理装置300更新设置第一通道增益，在将显示装置400中显示的最佳第一放大信号的波幅调整至80％时，停止更新设置第一通道增益，并最终完成对待标定探头的标定处理。以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。

上述轨道探伤车的探头标定系统，通过转接装置200的第二接口与待标定探头100进行可插拔连接，以使待标定探头100在向标定轨发射超声波后，将接收到的标定轨的第一反射波通过转接装置200传输至超声波处理装置300中；而后，通过超声波处理装置300根据第一通道增益对第一反射波进行放大处理，并向显示装置400输出处理后的第一放大信号；接着，工作人员根据显示装置400显示的第一放大信号，通过超声波处理装置300对第一通道增益进行设置，以完成对待标定探头的标定。因此，转接装置200的第二接口通过可拔插连接方式与待标定探头连接，不仅可以可靠快捷的切换不同的待标定探头，从而实现对不同待标定探头的快速标定；此外，还可以将已建立连接的待标定探头可靠便捷的切换为轨道探伤车的车体外部的车载探头。

在其中一个实施例中，上述轨道探伤车的探头标定系统还包括标定台；其中，标定台用于放置标定轨，且标定台设置在超声处理装置300的临近区域。因此，通过将标定台设置在超声处理装置300的临近区域，以使工作人员在同时操作待标定探头和超声波处理装置时更为便利。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种轨道探伤车，包括车体500、车载探头600以及上述任一实施例中的探头标定系统；其中，探头标定系统设置于车体500的内部，车载探头600设置于车体500的外部。

车载探头600为了探测目标钢轨的缺陷，可以向目标钢轨发射超声波，还可以接收目标钢轨的第二反射波。其中，目标钢轨是指车体所行使的钢轨。在一个具体示例中，目标钢轨的轨型是根据每米长的钢轨质量千克数确定，可以反映包括目标钢轨的断面形状、尺寸规格等信息。不同轨型的目标钢轨的轨头宽度、轨底宽度、轨腰宽度、钢轨高度等都不尽相同。常见的目标钢轨的轨型包括45kg/m、50kg/m、60kg/m、75kg/m等，以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。在一个具体示例中，目标钢轨的缺陷可以但不限于是纵向水平裂纹、螺栓孔裂纹、轨腰部位伤损、轨头/轨腰连接处核伤或焊缝垂直劈裂伤损。此外，第二反射波用于反映目标钢轨缺陷的信息；其中，目标钢轨缺陷的信息包括缺陷的位置、缺陷的大小以及缺陷的类型。

在其中一个实施例中，车载探头600可以是单晶超声波探头、双晶超声波探头和具有可调节超声入射角度功能的相控阵超声波探头中的至少一种。其中，具有可调节超声入射角度功能的相控阵超声波探头可以便捷的设置超声波的入射角，以探测标定轨中不同类型的标定缺陷；例如，将超声波入射角设置为0°时可以发现标定轨中的纵向水平裂纹，将超声波入射角设置为37°时可以发现标定轨中的螺栓孔裂纹等。

转接装置200的第二接口还用于可插拔连接车载探头600，从而接收到目标钢轨的第二反射波，并将接收到的目标钢轨的第二反射波通过第一接口输出至超声波处理装置300。

超声波处理装置300可以接收目标钢轨的第二反射波，并根据第二通道增益对第二反射波进行放大处理，输出处理后的第二放大信号。在一个具体示例中，超声波处理装置300可以通过转接装置200的第一接口接收到目标钢轨的第二反射波，并根据车载探头600所使用的第二超声通道对应的预设第二通道增益，对目标钢轨的第二反射波进行放大处理，并向显示装置400输出处理后的第二放大信号；工作人员通过显示装置400显示的第二放大信号即可分析得出目标钢轨中的缺陷信息；以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。

显示装置400还用于显示第二放大信号。在其中一个实施例中，显示装置400可以显示第二放大信号的A扫描图像，还可以显示包括第二通道增益值的超声参数。

上述钢轨探伤车，通过探头标定系统可以可靠快捷的切换不同的待标定探头，从而实现对不同待标定探头的快速标定；而后，通过探头标定系统中的转接装置200的第二接口可插拔连接车载探头600，以使车载探头600在向目标钢轨发射超声波后，将接收到的目标钢轨的第二反射波通过转接装置200传输至超声波处理装置300中；接着，通过探头标定系统中超声波处理装置300根据第二通道增益对第二反射波进行放大处理，并向探头标定系统中的显示装置400输出处理后的第二放大信号；工作人员根据显示装置400显示的第二放大信号即可分析得出目标钢轨中的缺陷信息。因此，通过将已建立连接的待标定探头可靠便捷的切换为轨道探伤车的车体外部的车载探头，从而实现钢轨探伤车既拥有探头标定功能又拥有钢轨探伤功能；同时，在钢轨探伤车在进行钢轨探伤作业过程中需紧急进行探头标定时，工作人员无需再将待标定探头送往离钢轨探伤车距离较远的探头标定实验室中进行探头标定，提高了钢轨探伤和探头标定的效率和便利性。此外，上述钢轨探伤车在进行探头标定或钢轨探伤时可以共用同一个超声波处理装置300和显示装置400，也就降低了成本。

在其中一个实施例中，轨道探伤车还包括紧固件；车载探头600通过紧固件可拆卸地设置于所述车体500的外部，便于取下车载探头600进行探头标定处理。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种轨道探伤车的探头标定系统，其特征在于，包括：

待标定探头，用于向标定轨发射超声波，以探测标定轨中的标定缺陷，还用于接收所述标定轨的第一反射波，所述第一反射波用于反映所述标定缺陷的信息；

转接装置，所述转接装置包括第一接口和第二接口，所述第二接口用于可插拔连接所述待标定探头，以接收所述第一反射波；

超声波处理装置，连接所述转接装置的第一接口，用于接收所述标定轨的第一反射波，并根据第一通道增益对所述第一反射波进行放大处理，输出处理后的第一放大信号，还用于接收对所述第一通道增益的设置；

显示装置，连接所述超声波处理装置，用于显示所述第一放大信号。

2.根据权利要求1所述的探头标定系统，其特征在于，所述系统还包括标定台，所述标定台设置于所述超声波处理装置的邻近区域，并用于放置所述标定轨。

3.根据权利要求1所述的探头标定系统，其特征在于，所述转接装置为转接器；其中，所述转接器包括探头插孔和转接板；所述探头插孔设置在所述转接板上；所述转接板的一端连接所述超声波处理装置，另一端通过所述待标定探头的插头和所述探头插孔的配合连接所述待标定探头，以接收所述标定轨的第一反射波。

4.根据权利要求1所述的探头标定系统，其特征在于，所述超声波处理装置包括：

信号处理器，连接所述转接装置的第一接口，用于接收所述标定轨的第一反射波，并根据第一通道增益对第一反射波进行放大处理，输出处理后的第一放大信号；所述信号处理器还用于接收增益控制信号，并根据所述增益控制信号调整所述第一通道增益；

上位机，连接所述信号处理器，用于接收对所述第一通道增益的设置，并向所述信号处理器输出所述增益控制信号。

5.根据权利要求4所述的探头标定系统，其特征在于，所述信号处理器为FPGA或单片机。

6.根据权利要求4所述的探头标定系统，其特征在于，所述上位机为终端设备。

7.根据权利要求1所述的探头标定系统，其特征在于，所述待标定探头为单晶超声波探头、双晶超声波探头和具有可调节超声入射角度功能的相控阵超声波探头中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的探头标定系统，其特征在于，所述显示装置为显示器。

9.一种轨道探伤车，其特征在于，包括车体、车载探头以及根据权利要求1-8任一项所述的探头标定系统；其中，所述探头标定系统设置于所述车体的内部；

所述车载探头设置于所述车体的外部，用于向目标钢轨发射超声波，以探测所述目标钢轨的缺陷；所述车载探头还用于接收所述目标钢轨的第二反射波，所述第二反射波用于反映所述缺陷的信息；所述目标钢轨是指所述车体所行使的钢轨；

所述转接装置的第二接口还用于可插拔连接所述车载探头，以接收所述目标钢轨的第二反射波；

所述超声波处理装置还用于接收所述目标钢轨的第二反射波，并根据第二通道增益对所述第二反射波进行放大处理，输出处理后的第二放大信号；

所述显示装置还用于显示所述第二放大信号。

10.根据权利要求9所述的轨道探伤车，其特征在于，所述轨道探伤车还包括紧固件；所述车载探头通过所述紧固件可拆卸地设置于所述车体的外部。

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