[发明专利]传感器组件

说明书

本发明涉及能够通过利用电磁效应的各种传感器来检查工程部件的装置，工程部件诸如用于铁路工业中的路轨。

作为电导体的工程部件可通过电磁技术进行检查。这些技术包括但不限于涡流检查、磁通量泄露、剩磁、交流电流量测量(acfm)、以及磁感应。

所有这些技术依赖于将在部件表面附近建立的电磁场或磁场。接着传感器测量场的绝对属性，或更一般地，测量这些属性随传感器与表面位置之间的空间关系的变化。一般地，通过使传感器相对于部件移动或使部件相对于传感器移动，传感器沿部件表面被扫描。当发生这种相对移动时，对传感器与场之间的相互作用进行监控。部件接近其表面的材料的变化将被显示为场的局部干扰。

这类技术在很多工程领域中具有广泛应用，并且有很多常规执行这种检查的专有装备实例。最重要的用途是检测表面断裂的裂缝，在一些情况下检测非表面断裂但接近表面的裂缝。其它用途是材料分类，以区分一种类型的材料与其他类型的材料。

图1示出了总体上由标号1表示的系统，其中应用了上述原理。系统1包括被检查部件2、传感器4、以及无磁隔离物6。在使用中，隔离物6和传感器4相对于部件2移动。隔离物的尺寸被确定以在传感器4与部件2之间提供适当的间隔。在一些示例性应用中，该间隔一般需要大约1或2毫米以使传感器保持适当的灵敏度(sensitivity)。

图2示出系统10，其是上述系统1的变体。系统10包括与上述部件2和传感器4类似的被检查部件12和传感器14。系统10还包括机械装置16，其适用于分隔部件12与传感器14。在使用中，机械装置16(因而还有传感器14)相对于部件12移动。该间隔可能一般需要大约1或2毫米以使传感器保持所需的灵敏度。

尽管上述技术可能非常成功，但它们具有共同的重大缺陷。传感器的响应受两种情况所影响：第一，如上简述，传感器附近的表面属性的变化；以及第二，传感器与被检查表面的间隔。后一项参数经常被称为提离(lift-off)。

如果被检查的表面被很好的控制并具有一致和规则的形状，那么传感器可以容易的与该表面保持已知距离，通常小于1mm。然而，这个间隔的任何变化将导致传感器响应的性质和幅值的变化，这样，该表面形状或形态的任何变化将导致传感器输出的重大变化。这种变化通常决定(dominate)由材料变化所引起的那些变化。

因此，需要付出极大的努力以建立控制这种间隔和提离效应的机械状况。相反地，如果不能控制机械关系，通常很难产生令人满意的检查体系。这样，如果任何被检查部件受到改变其形状的未知量磨损，那么由于提离引起的变化的未知效应，这些检查之一的结果可能不可靠。

很多系统在传感器与部件之间使用机械接触来控制这个间隔，但是这些系统总是会在部件形状意外改变的地方受到磨损和潜在的损坏。

本发明寻求克服或解决上面指出的一个或多个问题。

本发明提供包括柔性隔离物和一个传感器(或多个传感器)的设备，隔离物具内表面和外表面，传感器抵靠隔离物的内表面，使得在使用中，隔离物的外表面与被检查物体相接触。优选地，该设备是路轨检查设备。优选地，被检查物体是路轨。

本发明还提供一种方法，包括以下步骤：提供柔性隔离物；安装一个传感器(或多个传感器)，使其抵靠隔离物的内表面；以及定位隔离物，使得隔离物的外表面与被检查物体相接触。优选地，该方法是路轨检查方法。优选地，被检查物体是路轨。

在使用中，传感器与隔离物的内表面在一点处相接触，而隔离物的外表面在该点处与被检查物体相接触。

本发明使得传感器和被检查部件的间隔保持在由隔离物厚度所设定的恒定值。在本发明的一些实施方式中，这种尺寸可能约为1mm至2mm；在其它实施方式中，这种尺寸可能小于1mm。

由于隔离物是柔性的，因此隔离物符合被检查物体的形状。这样，即使表面的准确形状未知并且传感器与部件的相对移动速度很快，柔性隔离物的提供能使传感器与被检查部件之间的恒定间隔变得容易。设备的这种特性使得能够将间隔保持在恒定值，而不受磨损和机械损伤的限制影响。

以这种方式，本发明解决在成功检查工程部件中的主要困难之一，即传感器与部件的间隔的变化。新设备的进一步优点是当传感器在部件上移动并遇到机械突起时，给传感器提供机械保护。

所述隔离物可以是圆的，传感器可以位于圆内。在本发明的一个优选实施方式中，隔离物是轮胎。优选地，隔离物是可转动的。优选地，隔离物被配置为使得在使用中，该隔离物沿着被检查设备滚动。