RU2308027C1 - Method of ultrasonic test of rail head - Google Patents

Method of ultrasonic test of rail head Download PDF

Info

Publication number
RU2308027C1
RU2308027C1 RU2006114984/28A RU2006114984A RU2308027C1 RU 2308027 C1 RU2308027 C1 RU 2308027C1 RU 2006114984/28 A RU2006114984/28 A RU 2006114984/28A RU 2006114984 A RU2006114984 A RU 2006114984A RU 2308027 C1 RU2308027 C1 RU 2308027C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rail
eap
ultrasonic
signals
electro
Prior art date
Application number
RU2006114984/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Аркадиевич Марков (RU)
Анатолий Аркадиевич Марков
гин Владимир Валентинович Мос (RU)
Владимир Валентинович Мосягин
Original Assignee
ОАО "Радиоавионика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО "Радиоавионика" filed Critical ОАО "Радиоавионика"
Priority to RU2006114984/28A priority Critical patent/RU2308027C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2308027C1 publication Critical patent/RU2308027C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: testing engineering.
SUBSTANCE: method comprises setting two identical pairs of electroacoustic converters on the surface of the rail. The electroacoustic converters are arranged and directed so that the signal emitted by the first converter being reflected from the rail boundary enters the second converter.
EFFECT: reduced sizes.
3 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии железнодорожных рельсов, в частности головки рельса.The invention relates to non-destructive testing of materials and can be used for ultrasonic (US) defectoscopy of railway rails, in particular rail heads.

Известны способы ультразвукового контроля головки рельса, патенты [1], [2], заключающиеся в том, что на поверхности катания рельса устанавливают пару электроакустических преобразователей (ЭАП), направленные на противоположные радиусные переходы боковой и нижней граней головки рельса, объединенные в измерительный блок, излучают зондирующие и принимают отраженные ультразвуковые сигналы электроакустическими преобразователями, перемещают измерительный блок вдоль продольной оси рельса, о наличии дефекта судят по совместному анализу сигналов, принятых электроакустическими преобразователями.Known methods for ultrasonic monitoring of the rail head, patents [1], [2], which consist in the fact that a pair of electro-acoustic transducers (EAP) are installed on the rail surface, directed to opposite radial transitions of the side and lower faces of the rail head, combined into a measuring unit, emit sounding and receive the reflected ultrasonic signals by electro-acoustic transducers, move the measuring unit along the longitudinal axis of the rail, the presence of a defect is judged by a joint analysis of the signal s taken electroacoustic transducers.

Недостатками этих способов являются ограниченные возможности и низкая достоверность измерений. Ограниченные возможности связаны с прозвучиванием только одной стороны головки рельса. Низкая достоверность связана с отсутствием контроля акустического контакта ЭАП с поверхностью рельса, в результате чего отсутствие сигнала между ЭАП может свидетельствовать не только об отсутствии дефекта, но и о плохом их контакте с поверхностью рельса.The disadvantages of these methods are limited capabilities and low reliability of measurements. Limited capabilities are associated with the sound of only one side of the rail head. Low reliability is associated with the lack of control of the acoustic contact of the EAA with the rail surface, as a result of which the absence of a signal between the EAA can indicate not only the absence of a defect, but also their poor contact with the rail surface.

При ультразвуковом контроле изделий необходимо обеспечить акустический ЭАП контакта с поверхностью. Для решения этой проблемы используют прижимные устройства различных конструкций и специальные контактные жидкости. Однако в силу различных причин указанный контакт может нарушаться, что приводит к ошибкам в работе систем УЗ дефектоскопии - к ложным тревогам или пропускам дефектов. Для контроля акустического контакта ЭАП применяются различные методы:With ultrasonic testing of products, it is necessary to provide an acoustic EAP of contact with the surface. To solve this problem, clamping devices of various designs and special contact liquids are used. However, for various reasons, this contact may be violated, which leads to errors in the operation of ultrasonic inspection systems - to false alarms or omissions of defects. Various methods are used to control the acoustic contact of an EAP:

1. Измерение амплитуды донного отражения продольной волны, излучаемой дополнительной пьезопластиной в призму наклонного преобразователя и вводимой в металл в том же месте, где вводится основная поперечная волна [3], [4]1. Measurement of the amplitude of bottom reflection of a longitudinal wave emitted by an additional piezoelectric plate into the prism of an inclined transducer and introduced into the metal at the same place where the main transverse wave is introduced [3], [4]

2. Оценка качества акустического контакта по интенсивности поступающего на рабочий ЭАП непрерывного опорного сигнала низкой частоты (белый шум), специально создаваемого отдельно отстоящим источником белого шума [5].2. Evaluation of the quality of the acoustic contact by the intensity of the continuous low-frequency reference signal (white noise) supplied to the working EAP, specially created by a separately spaced source of white noise [5].

3. Создание вспомогательного пучка поверхностных волн для контроля за качеством акустического контакта [6].3. The creation of an auxiliary beam of surface waves to control the quality of the acoustic contact [6].

4. Оценка акустического контакта по длительности зондирующего импульса [7] позволяет только приблизительно судить о степени контакта и не может быть использован при механизированном и автоматизированном контроле из-за низкой достоверности контроля.4. Assessment of acoustic contact by the duration of the probe pulse [7] allows only approximately to judge the degree of contact and cannot be used with mechanized and automated control due to the low reliability of the control.

5. Выделение структурных реверберационных шумов на фоне принятых эхо-сигналов от возможных дефектов и по его уровню оценка наличия акустического контакта [8].5. Isolation of structural reverberation noise against the background of received echo signals from possible defects and, based on its level, the assessment of the presence of acoustic contact [8].

Все эти методы предполагают использование дополнительных устройств и схем, которые усложняют и удорожают дефектоскоп.All these methods involve the use of additional devices and circuits that complicate and cost the flaw detector.

Для ультразвуковой дефектоскопии рельсов из-за сложности формы объекта, как правило, используют многоканальные схемы прозвучивания [9]. При этом несколько ЭАП объединяют в блок, который для сплошного контроля перемещают по рельсу. Важную роль для обеспечения достоверности контроля играет правильное положение блока ЭАП относительно рельса. В частности, обычно УЗ дефектоскопы рельсов содержит несколько ЭАП, у которых схемы зондирования направлены по шейке рельса. При этом даже при небольшом (±3 мм) боковом смещении измерительного блока такие ЭАП перестают работать. Для обеспечения центровки блока ЭАП используются разные приспособления, например [10], [11]. Несмотря на принимаемые меры, при перемещении блока ЭАП по разным причинам, например из-за износа боковой поверхности головки рельса, могут возникнуть нежелательные смещения измерительного блока и получен недостоверный результат измерений. Для выявления такой ситуации необходим контроль положения блока ЭАП в ходе измерений.For ultrasonic flaw detection of rails, due to the complexity of the shape of the object, as a rule, multichannel sounding schemes are used [9]. In this case, several EAFs are combined into a block, which for continuous control is moved along the rail. An important role for ensuring the reliability of control is played by the correct position of the EAA block relative to the rail. In particular, usually an ultrasonic rail flaw detector contains several EAPs in which the sensing circuits are directed along the neck of the rail. At the same time, even with a small (± 3 mm) lateral displacement of the measuring unit, such EAPs cease to work. To ensure the alignment of the EAP block, various devices are used, for example [10], [11]. Despite the measures taken, when moving the EAF unit for various reasons, for example, due to wear of the side surface of the rail head, undesirable displacements of the measuring unit can occur and an unreliable measurement result is obtained. To identify such a situation, it is necessary to control the position of the EAA block during measurements.

Наиболее близким к заявляемому является способ ультразвукового контроля головки рельса, патент [12], заключающийся в том, что на поверхность катания рельса устанавливают две идентичные пары ЭАП, направленные на противоположные радиусные переходы боковой и нижней граней головки рельса, объединенные в измерительный блок и расположенные зеркально относительно продольной оси симметрии рельса, излучают зондирующие и принимают отраженные ультразвуковые сигналы всеми ЭАП, перемещают измерительный блок вдоль продольной оси рельса, о наличии дефекта судят по совместному анализу сигналов, принятых ЭАП.Closest to the claimed is a method of ultrasonic monitoring of the rail head, patent [12], which consists in the fact that two identical pairs of EAA are installed on the rolling surface of the rail, directed to opposite radial transitions of the side and lower faces of the rail head, united in a measuring unit and located mirror relative to the longitudinal axis of symmetry of the rail, probing radiate and receive reflected ultrasonic signals by all EAP, move the measuring unit along the longitudinal axis of the rail, about the presence defect judged by a joint analysis of the signals received by the EA.

Недостатком этого способа являются ограниченные возможности и низкая достоверность измерений. Ограниченные возможности связаны с тем, что при использовании четырех ЭАП может быть получен больший объем информации и повышено качество и достоверность измерений. Низкая достоверность связана с отсутствием контроля акустического контакта ЭАП с поверхностью рельса, в результате чего отсутствие сигнала между ними может свидетельствовать не только об отсутствии дефекта, но и о плохом контакте с поверхностью рельса.The disadvantage of this method is the limited capabilities and low reliability of the measurements. Limited opportunities are associated with the fact that when using four EAPs, more information can be obtained and the quality and reliability of measurements can be increased. Low reliability is associated with the lack of control of the acoustic contact of the EA with the rail surface, as a result of which the absence of a signal between them can indicate not only the absence of a defect, but also poor contact with the rail surface.

Задачей, решаемой в заявляемом способе, является повышение достоверности УЗ контроля головки рельса за счет непрерывного контроля контакта ЭАП с поверхностью рельса, а также положения блока ЭАП на рельсе дешевыми средствами.The problem to be solved in the present method is to increase the reliability of ultrasonic monitoring of the rail head due to the continuous monitoring of the contact of the EAP with the rail surface, as well as the position of the EAP block on the rail by cheap means.

Для решения этой задачи в способе ультразвукового контроля головки рельса, заключающемся в том, что на поверхность катания рельса устанавливают две идентичные пары электроакустических преобразователей, направленные на противоположные радиусные переходы боковой и нижней граней головки рельса, объединенные в измерительный блок и расположенные зеркально относительно продольной оси симметрии рельса, излучают зондирующие и принимают отраженные ультразвуковые сигналы всеми электроакустическими преобразователями, перемещают измерительный блок вдоль продольной оси рельса, о наличии дефекта судят по совместному анализу сигналов, принятых электроакустическими преобразователями, расположение и направленность электроакустических преобразователей в каждой паре выбирают так, чтобы ультразвуковой сигнал, излученный одним из них, отразившись от границы рельса, был принят вторым и наоборот, при приеме этого ультразвукового сигнала оценивают его и используют для контроля контакта электроакустических преобразователей с поверхностью рельса, оценивают разность времен распространения этих ультразвуковых сигналов в первой и второй паре электроакустических преобразователей, по которой оценивают симметричность положения измерительного блока относительно продольной оси симметрии рельса.To solve this problem, in the method of ultrasonic monitoring of the rail head, which consists in the fact that two identical pairs of electroacoustic transducers are installed on the rolling surface of the rail, directed to opposite radial transitions of the side and lower faces of the rail head, combined into a measuring unit and located specularly relative to the longitudinal axis of symmetry rail, emit sounding and receive reflected ultrasonic signals by all electro-acoustic transducers, move the meter The unit along the longitudinal axis of the rail, the presence of a defect is judged by a joint analysis of the signals received by the electro-acoustic transducers, the location and direction of the electro-acoustic transducers in each pair is chosen so that the ultrasonic signal emitted by one of them, reflected from the rail boundary, is received second and vice versa , when receiving this ultrasonic signal, evaluate it and use it to control the contact of electro-acoustic transducers with the rail surface, evaluate the difference in distribution times elimination of these ultrasonic signals in the first and second pair of electro-acoustic transducers, which assess the symmetry of the position of the measuring unit relative to the longitudinal axis of symmetry of the rail.

Существенными отличиями заявляемого способа по сравнению с известными авторам аналогами являются: расположение и направленность ЭАП в каждой паре выбирают так, чтобы ультразвуковой сигнал, излученный одним из них, отразившись от радиусного перехода боковой и нижней граней головки рельса границы рельса, был принят вторым и наоборот. Это позволяет принимать сигнал, отраженный от дефекта излучавшим ЭАП, а при отсутствии дефектов принимать сигнал, отраженный от границы рельса вторым ЭАП в каждой паре. Последнее обстоятельство позволяет непрерывно контролировать наличие акустического контакта ЭАП с рельсом.Significant differences of the proposed method in comparison with analogues known to the authors are: the location and direction of the EAP in each pair is chosen so that the ultrasonic signal emitted by one of them, reflected from the radius transition of the side and lower faces of the rail head of the rail border, is adopted second and vice versa. This allows you to receive a signal reflected from the defect emitting EAP, and in the absence of defects to receive a signal reflected from the rail border by the second EAP in each pair. The latter circumstance allows you to continuously monitor the presence of the acoustic contact of the EAP with the rail.

В прототипе акустический контакт не контролируется. В результате чего отсутствие УЗ отклика от дефекта может свидетельствовать как об отсутствии дефекта, так и контакта ЭАП с рельсом, что может привести к пропуску дефекта.In the prototype, the acoustic contact is not controlled. As a result, the absence of an ultrasound response from a defect can indicate both the absence of a defect and the contact of the EAP with the rail, which can lead to the omission of the defect.

Оценка разности времен распространения УЗ сигналов в первой и второй паре ЭАП позволяет оценить симметричность положения измерительного блока относительно продольной оси симметрии рельса, а за счет этого повысить достоверность дефектоскопии. В частности, при наличии ЭАП, направленных по шейке рельса, выявить ошибки в измерениях, вызванные неправильным положением измерительного блока, и при необходимости повторить измерения.Evaluation of the difference in the propagation times of the ultrasonic signals in the first and second pairs of EAP makes it possible to assess the symmetry of the position of the measuring unit relative to the longitudinal axis of symmetry of the rail, and thereby increase the reliability of the inspection. In particular, if there are EAPs directed along the neck of the rail, to detect measurement errors caused by the incorrect position of the measuring unit, and repeat the measurements if necessary.

В прототипе контроль положения измерительного блока невозможен.In the prototype, the control of the position of the measuring unit is impossible.

Указанные существенные отличия позволяют повысить качество и достоверность УЗ контроля головки рельса за счет изменения схемы прозвучивания и алгоритмов обработки результатов измерений, т.е. дешевыми средствами.These significant differences can improve the quality and reliability of ultrasonic monitoring of the rail head by changing the sounding scheme and processing algorithms of the measurement results, i.e. cheap means.

Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы:The inventive method is illustrated by the following graphic materials:

Фиг.1 - схема прозвучивания головки рельса.Figure 1 is a diagram of the sounding of the rail head.

Фиг.2 - схемы прозвучивания при боковых смещениях измерительного блока.Figure 2 - sounding scheme with lateral displacements of the measuring unit.

Фиг.3 - устройство, реализующее заявляемый способ.Figure 3 - device that implements the inventive method.

Рассмотрим возможность реализации заявляемого способа.Consider the possibility of implementing the proposed method.

На поверхности катания рельса фиг.1 устанавливают две идентичные пары ЭАП 1 и 2, 3 и 4, направленные на противоположные радиусные переходы боковой и нижней граней головки рельса, расположение и направленность электроакустических преобразователей в каждой паре выбирают так, чтобы ультразвуковой сигнал, излученный ЭАП 1 (3), отразившись от границы рельса, был принят ЭАП 2 (4) и наоборот. Пары ЭАП 1-2 и 3-4 расположены зеркально относительно продольной оси симметрии рельса Y и объединены в измерительный блок 5, причем каждый ЭАП имеет собственную систему прижима к поверхности рельса. Измерительный блок 5 обеспечивает сохранение относительного расстояния между ЭАП. Расстояние между ЭАП 1 и 2 (3 и 4) выбирают исходя из решаемых задач. Если они расположены близко, то угол между осью Y и направлением ввода УЗ сигналов приближается к 90°. При этом улучшаются условия обнаружения продольных трещин в головке рельса и точность измерения симметричности положения ЭАП относительно оси Y. При удалении ЭАП 1 от 2 и 3 от 4 улучшаются условия обнаружения поперечных дефектов рельса, но снижается точность измерения симметричности положения ЭАП относительно оси Y.On the rolling surface of the rail of Fig. 1, two identical pairs of EAA 1 and 2, 3 and 4 are installed, directed to opposite radial transitions of the side and lower faces of the rail head, the location and direction of the electro-acoustic transducers in each pair is chosen so that the ultrasonic signal emitted by the EAA 1 (3), reflected from the rail border, EAP 2 (4) was adopted and vice versa. EAP pairs 1-2 and 3-4 are located mirror-image relative to the longitudinal axis of symmetry of rail Y and are combined into a measuring unit 5, and each EAP has its own system of clamping to the rail surface. The measuring unit 5 ensures the preservation of the relative distance between the EA. The distance between EAP 1 and 2 (3 and 4) is selected based on the tasks to be solved. If they are close, then the angle between the Y axis and the direction of input of the ultrasonic signals approaches 90 °. At the same time, the conditions for the detection of longitudinal cracks in the rail head and the accuracy of measuring the symmetry of the position of the EAF relative to the Y axis are improved. When the EAA is removed from 2 and 3 from 4, the conditions for the detection of transverse rail defects are improved, but the accuracy of measuring the symmetry of the position of the EAA relative to the Y axis is reduced.

Излучают зондирующие УЗ сигналы по описанным схемам ЭАП 1 и 3, причем в силу их разнонаправленности излучение может быть произведено одновременно. Прием отраженных сигналов осуществляется ЭАП 2 и 4 соответственно, а также ЭАП 1 и 3, переключенными в режим приема. Затем аналогичным образом проводят зондирование при обратном ходе УЗ сигналов, т.е. излучают УЗ сигналы ЭАП 2 и 4, а принимают 1, 2, 3 и 4 ЭАП.The sounding ultrasonic signals are emitted according to the described EAP schemes 1 and 3, and due to their different directions, the radiation can be produced simultaneously. Reception of the reflected signals is carried out by EAP 2 and 4, respectively, as well as EAP 1 and 3, switched to the reception mode. Then, in the same way, sounding is carried out during the reverse stroke of ultrasonic signals, i.e. emit ultrasonic signals EAP 2 and 4, and take 1, 2, 3 and 4 EAP.

Оценку результатов зондирования проводят по совместному анализу сигналов, принятых всеми ЭАП. При этом возможны следующие варианты:The sounding results are evaluated by a joint analysis of the signals received by all EAPs. The following options are possible:

1. Отсутствие отраженных сигналов в каждой паре ЭАП свидетельствует о плохом акустическом контакте ЭАП с поверхностью рельса.1. The absence of reflected signals in each pair of EAPs indicates a poor acoustic contact between the EAP and the rail surface.

2. Поступление отраженного сигнала в излучавший ЭАП свидетельствует о наличии поперечного дефекта в головке рельса.2. The arrival of the reflected signal in the emitted EAP indicates the presence of a transverse defect in the rail head.

3. Сигнал, отраженный от границы рельса и поступивший во второй ЭАП, свидетельствует об отсутствии дефекта и наличии акустического контакта ЭАП с поверхностью рельса.3. The signal reflected from the rail boundary and received in the second EAA indicates the absence of a defect and the presence of acoustic contact of the EAA with the rail surface.

Перемещают измерительный блок 5 вдоль продольной оси рельса, повторяя описанные выше измерения. При этом появляется возможность прозвучить весь объем головки рельса. Например, дефект 6, перпендикулярный оси Y, будет обнаружен как при прозвучивании со стороны ЭАП 1, так и ЭАП 2, но за счет боковой части диаграммы направленности. Дефект 7 коллинеарен линии прозвучивания ЭАП 1 и не может быть им обнаружен, однако при определенном положении измерительного блока 5 ЭАП 2 успешно выявит этот дефект. Аналогичным образом дефект 8 невидим для ЭАП 2, но легко обнаруживается ЭАП 1.The measuring unit 5 is moved along the longitudinal axis of the rail, repeating the measurements described above. In this case, it becomes possible to sound the entire volume of the rail head. For example, defect 6, perpendicular to the Y axis, will be detected when sounding from the EAP 1 and EAP 2 sides, but due to the lateral part of the radiation pattern. Defect 7 is collinear to the sound line of EAP 1 and cannot be detected by it, however, at a certain position of the measuring unit 5, EAP 2 can successfully detect this defect. Similarly, defect 8 is invisible to EAP 2, but EAP 1 is easily detected.

Оценивают разность времен распространения УЗ сигналов между ЭАП 1-3 и 2-4. Если ЭАП 1-2 и 3-4 (измерительный блок 5) расположены симметрично относительно оси Y, фиг.2, то времена распространиения УЗ сигналов от ЭАП 1 до границы рельса 9 к ЭАП 2 и от ЭАП 3 до границы рельса 9 к ЭАП 4 одинаковы и указанная эта разность равна нулю. Если измерительный блок 5 смещен, то границы рельса занимают положение 10 или 11. При этом времена распространения УЗ сигналов между парами ЭАП 1-2 и 3-4 становятся разными, а сами сигналы меньшими по амплитуде, поскольку ЭАП принимают боковую часть диаграммы направленности.Estimate the difference in the propagation times of ultrasound signals between the EAP 1-3 and 2-4. If EAP 1-2 and 3-4 (measuring unit 5) are located symmetrically with respect to the Y axis, Fig. 2, then the propagation times of ultrasonic signals from the EAP 1 to the border of the rail 9 to the EAP 2 and from the EAP 3 to the border of the rail 9 to the EAP 4 are the same and the indicated difference is zero. If the measuring unit 5 is displaced, then the rail borders occupy the position 10 or 11. At the same time, the propagation times of ultrasonic signals between pairs of EAP 1-2 and 3-4 become different, and the signals themselves are smaller in amplitude, since the EAP take the side of the radiation pattern.

Структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ, представлена на фиг.3, где:The structural diagram of a device that implements the inventive method is presented in figure 3, where:

1-4 - ЭАП.1-4 - EAP.

12 - первый коммутатор.12 is the first switch.

13 - второй коммутатор.13 - the second switch.

14 - генератор УЗ зондирующих сигналов.14 - generator of ultrasonic sounding signals.

15 - приемник отраженного сигнала.15 - receiver of the reflected signal.

16 - аналого-цифровой преобразователь.16 - analog-to-digital Converter.

17 - компьютер.17 is a computer.

18 - монитор.18 is a monitor.

ЭАП 1-4 предназначены для излучения и приема УЗ сигналов и могут быть реализованы на основе пьезоэлектрических преобразователей. Каждый из них имеет свой угол излучения - приема, исходя из выбранного метода и схемы прозвучивания.EAP 1-4 are designed for radiation and reception of ultrasonic signals and can be implemented on the basis of piezoelectric transducers. Each of them has its own radiation - reception angle, based on the chosen method and sounding scheme.

Первый коммутатор 12 предназначен для последовательной подачи зондирующих сигналов к ЭАП 1 и 2 или 3 и 4. Он может быть реализован на основе электронных ключей с общим входом, входами управления и выходами, соединенными с соответствующими ЭАП.The first switch 12 is designed for the sequential supply of sounding signals to the EAA 1 and 2 or 3 and 4. It can be implemented on the basis of electronic keys with a common input, control inputs and outputs connected to the corresponding EAA.

Второй коммутатор 13 предназначен для подачи отраженных от дефекта сигналов, принятых ЭАП 1-4, на входы устройства обработки.The second switch 13 is designed to supply reflected from the defect signals received by the EAE 1-4, to the inputs of the processing device.

Генератор УЗ зондирующих сигналов 14 предназначен для формирования импульсного зондирующего сигнала и может быть реализован на основе любой из традиционных схем.The generator of ultrasonic sounding signals 14 is designed to generate a pulsed sounding signal and can be implemented on the basis of any of the traditional schemes.

Приемники отраженного сигнала 15 предназначены для приема, усиления и формирования сигналов, принятых ЭАП. Они могут быть реализованы на основе усилительно-формирующих устройств.The receivers of the reflected signal 15 are designed to receive, amplify and generate signals received by the EA. They can be implemented on the basis of amplifier-forming devices.

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 16 предназначены для ввода сигналов, принятых ЭАП 1-4, в устройство обработки в цифровой форме. Преобразование сигналов осуществляется по тактовым сигналам, которые на схеме не показаны с целью упрощения.Analog-to-digital converters (ADCs) 16 are designed to input signals received by the EAP 1-4 into a digital processing device. Signal conversion is carried out according to clock signals, which are not shown in the diagram for the purpose of simplification.

Компьютер 17 предназначен для обработки результатов измерений. Алгоритмы обработки очевидны и включают следующие программные блоки:Computer 17 is designed to process measurement results. The processing algorithms are obvious and include the following program blocks:

- управления первым 12 и вторым 13 коммутаторами;- management of the first 12 and second 13 switches;

- запуска генератора УЗ зондирующего сигнала 14;- start generator ultrasonic probe signal 14;

- приема оцифрованных сигналов;- reception of digitized signals;

- сравнения амплитуд принятых сигналов с порогами обнаружения;- comparison of amplitudes of received signals with detection thresholds;

- расчета времен распространения сигналов между ЭАП;- calculation of signal propagation times between EAP;

- отображения всех результатов измерений (местоположения дефекта) на экране монитора 18.- display of all measurement results (defect location) on the monitor screen 18.

Монитор 18 предназначен для отображения результатов измерений.Monitor 18 is designed to display measurement results.

Работа данного устройства происходит следующим образом.The operation of this device is as follows.

Перед началом измерений измерительный блок 5 с ЭАП 1-4 устанавливается на поверхность катания рельса с возможностью перемещения вдоль рельса.Before starting the measurement, the measuring unit 5 with EAP 1-4 is installed on the rolling surface of the rail with the possibility of movement along the rail.

По управляющему коду от компьютера 17 на первый коммутатор 12 ЭАП 1 и 2 подключаются к выходу генератора зондирующих сигналов 14. По сигналу от компьютера 17 УЗ зондирующий сигнал от генератора 14 подается в головку рельса. Второй коммутатор 13 по управляющему коду от компьютера 17 подключает все ЭАП к приемникам 15. Приемники 15 принимают отраженные сигналы и подают их на АЦП 16, которые с высокой частотой, задаваемой тактовым генератором, формируют оцифрованные значения отраженных сигналов, поступающие в компьютер 17. Последний сравнивает поступившие отклики с порогами обнаружения и рассчитывает времена распространения сигналов в рельсе. Полученные результаты по приведенным выше правилам используются для оценки наличия или отсутствия дефектов в рельсе, оценки качества акустического контакта ЭАП с рельсом, а также контроля положения измерительного блока 5 на рельсе. Результаты обработки отображаются на мониторе 18. По этому изображению оператор принимает решение о состоянии измерительной системы и качестве головки рельса. Повторяют измерения с обратным направлением прозвучивания. Перемещая измерительный блок 5, проводят измерения рельсов по всей длине.According to the control code from the computer 17 to the first switch 12 EAP 1 and 2 are connected to the output of the probe signal generator 14. According to the signal from the computer 17 of the ultrasonic probe, the probe signal from the generator 14 is fed to the rail head. The second switch 13 according to the control code from the computer 17 connects all the EAFs to the receivers 15. The receivers 15 receive the reflected signals and feed them to the ADC 16, which, with a high frequency specified by the clock, form the digitized values of the reflected signals received by the computer 17. The latter compares the received responses with detection thresholds and calculates the propagation times of signals in the rail. The results obtained according to the above rules are used to assess the presence or absence of defects in the rail, to assess the quality of the acoustic contact of the EA with the rail, as well as to monitor the position of the measuring unit 5 on the rail. The processing results are displayed on the monitor 18. According to this image, the operator decides on the state of the measuring system and the quality of the rail head. Repeat measurements with the opposite direction of sounding. Moving the measuring unit 5, measure the rails along the entire length.

Таким образом, заявляемый способ технически реализуем и обеспечивает повышение качества и достоверности УЗ контроля головки рельса.Thus, the claimed method is technically feasible and provides improved quality and reliability of ultrasonic monitoring of the rail head.

ЛитератураLiterature

1. Патент RU №2060493.1. Patent RU No. 2060493.

2. Патент RU №2184960.2. Patent RU No. 2184960.

3. Патент US №2667780.3. US patent No. 2667780.

4. Авт.свид. СССР №1534388, 603896.4. Autosvid. USSR No. 1534388, 603896.

5. Авт.свид. СССР N 574668.5. Autosvid. USSR N 574668.

6. Авт.свид. СССР №1405494.6. Autosvid. USSR No. 1405494.

7. Авт.свид. СССР №1597719.7. Autosvid. USSR No. 1597719.

8. Авт.свид. СССР N 1753405.8. Autosvid. USSR N 1753405.

9. Патент RU №2227911.9. Patent RU No. 2227911.

10. Патент RU №2184372.10. Patent RU No. 2184372.

11. Патент FR №1214058.11. Patent FR No. 1214058.

12. Патент RU №2184374.12. Patent RU No. 2184374.

Claims (1)

Способ ультразвукового контроля головки рельса, заключающийся в том, что на поверхность катания рельса устанавливают две идентичные пары электроакустических преобразователей, направленные на противоположные радиусные переходы боковой и нижней граней головки рельса, объединенные в измерительный блок и расположенные зеркально относительно продольной оси симметрии рельса, излучают зондирующие и принимают отраженные ультразвуковые сигналы всеми электроакустическими преобразователями, перемещают измерительный блок вдоль продольной оси рельса, о наличии дефекта судят по совместному анализу сигналов, принятых электроакустическими преобразователями, отличающийся тем, что расположение и направленность электроакустических преобразователей в каждой паре выбирают так, чтобы ультразвуковой сигнал, излученный одним из них, отразившись от границы рельса, был принят вторым и наоборот, при приеме этого ультразвукового сигнала оценивают его и используют для контроля контакта электроакустических преобразователей с поверхностью рельса, оценивают разность времен распространения этих ультразвуковых сигналов в первой и второй паре электроакустических преобразователей, по которой оценивают симметричность положения измерительного блока относительно продольной оси симметрии рельса.The method of ultrasonic monitoring of the rail head, namely, that two identical pairs of electroacoustic transducers are installed on the rail surface, directed to opposite radial transitions of the side and lower faces of the rail head, combined into a measuring unit and located specularly relative to the longitudinal axis of symmetry of the rail, emit probing and receive reflected ultrasonic signals by all electro-acoustic transducers, move the measuring unit along the longitudinal the axis of the rail, the presence of a defect is judged by a joint analysis of the signals received by the electro-acoustic transducers, characterized in that the location and direction of the electro-acoustic transducers in each pair is chosen so that the ultrasonic signal emitted by one of them, reflected from the rail boundary, is received second and vice versa when receiving this ultrasonic signal, evaluate it and use it to control the contact of electro-acoustic transducers with the rail surface, estimate the difference in the propagation times neniya these ultrasonic signals in the first and second pair of electroacoustic transducers, which is evaluated by measuring the symmetry of the block position relative to the longitudinal axis of symmetry of the rail.
RU2006114984/28A 2006-05-02 2006-05-02 Method of ultrasonic test of rail head RU2308027C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006114984/28A RU2308027C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Method of ultrasonic test of rail head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006114984/28A RU2308027C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Method of ultrasonic test of rail head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2308027C1 true RU2308027C1 (en) 2007-10-10

Family

ID=38952997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006114984/28A RU2308027C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Method of ultrasonic test of rail head

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2308027C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA013613B1 (en) * 2009-03-11 2010-06-30 Научно-Производственное Предприятие "Мдр Груп" Срл Process for tracing longitudinal axis of rail at high speed ultrasonic testing and a device therefor
RU2504767C1 (en) * 2012-10-09 2014-01-20 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" Acoustic unit of flaw detector
RU2545493C1 (en) * 2013-12-04 2015-04-10 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" Method of ultrasound detection of micro fractures at rail head working coving
RU2613574C1 (en) * 2015-12-07 2017-03-17 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" Method for ultrasound detection of microcracks on operating railhead fillet
RU2619842C1 (en) * 2016-04-25 2017-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск Ultrasonic method of determination of mechanical stresses in rails
RU2723146C1 (en) * 2019-11-07 2020-06-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Ultrasonic method for determination of mechanical stresses in rails and device for its implementation
RU2723148C1 (en) * 2019-10-25 2020-06-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Ultrasonic method for determination of mechanical stresses in rails
RU2783753C1 (en) * 2022-04-19 2022-11-16 Анатолий Аркадиевич Марков Ultrasonic method for detecting defects in the rail head

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA013613B1 (en) * 2009-03-11 2010-06-30 Научно-Производственное Предприятие "Мдр Груп" Срл Process for tracing longitudinal axis of rail at high speed ultrasonic testing and a device therefor
RU2504767C1 (en) * 2012-10-09 2014-01-20 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" Acoustic unit of flaw detector
RU2545493C1 (en) * 2013-12-04 2015-04-10 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" Method of ultrasound detection of micro fractures at rail head working coving
RU2613574C1 (en) * 2015-12-07 2017-03-17 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" Method for ultrasound detection of microcracks on operating railhead fillet
RU2619842C1 (en) * 2016-04-25 2017-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск Ultrasonic method of determination of mechanical stresses in rails
RU2723148C1 (en) * 2019-10-25 2020-06-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Ultrasonic method for determination of mechanical stresses in rails
RU2723146C1 (en) * 2019-11-07 2020-06-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Ultrasonic method for determination of mechanical stresses in rails and device for its implementation
RU2785606C1 (en) * 2022-03-04 2022-12-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" Method for ultrasonic testing of the rail head
RU2788475C1 (en) * 2022-04-07 2023-01-19 Анатолий Аркадиевич Марков Ultrasonic method for determining the parameters of the rolling surface of the rail head and the depth of longitudinal cracks
RU2785302C1 (en) * 2022-04-11 2022-12-06 Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА" Ultrasonic method for assessing defects in the rail head and determining the profile of the tread surface
RU2783753C1 (en) * 2022-04-19 2022-11-16 Анатолий Аркадиевич Марков Ultrasonic method for detecting defects in the rail head
RU216030U1 (en) * 2022-07-25 2023-01-13 Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА" Ultrasonic module for measuring longitudinal cracks in the rail head

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2308027C1 (en) Method of ultrasonic test of rail head
RU2309402C2 (en) Method of ultrasonic test of rail welds
RU2521720C1 (en) Method and device for welding zone imaging
JP2011027754A (en) Circuit device for ultrasonic nondestructive test of test object
JP2007046913A (en) Welded structure flaw detection testing method, and steel welded structure flaw detector
KR101921685B1 (en) Apparatus for inspecting defect and mehtod for inspecting defect using the same
JP2009540311A (en) Ultrasonic testing equipment with array probe
JP2011523070A (en) Ultrasonic nondestructive inspection method and apparatus for performing the method
RU2308029C1 (en) Device for testing weld of rail joint
RU2433397C1 (en) Method for complete ultrasonic inspection of rail bases
JP2000241397A (en) Method and apparatus for detecting surface defect
JP2009058238A (en) Method and device for defect inspection
US7694566B2 (en) Method of evaluating ultrasonic signals of a flaw in a workpiece
JP2011122827A (en) Array probe measuring method and array probe measuring instrument
RU2652511C1 (en) Method of micro cracks on the rail head rolling surface ultrasonic detection
KR20070011239A (en) Method and apparatus for ultrasonic testing of an object
JP4482884B2 (en) Ultrasonic flaw detection method
RU2545493C1 (en) Method of ultrasound detection of micro fractures at rail head working coving
RU2785606C1 (en) Method for ultrasonic testing of the rail head
RU2299428C1 (en) Device for ultrasound flaw detection of railroad rails
RU2299430C1 (en) Electromagnetic-acoustic fault finder for control of railway rails
RU2137120C1 (en) Method of ultrasonic inspection and gear for its realization
RU46587U1 (en) ACOUSTIC UNIT FOR DEFECTOSCOPE DEVICE
JP4112526B2 (en) Ultrasonic flaw detection method and apparatus
RU196378U1 (en) ACOUSTIC UNIT FOR RAIL DEFECTOSCOPE SCANNER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140503

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160110