[发明专利]用于监测结构元件的状况的系统和开发该系统的方法

权利要求书

1.一种计算机实施的开发基于换能器的故障检测系统的方法，所述方法包括以下步骤：

识别能够预期通过细长的结构元件行进远距离的传播模式和信号频率；

选择适合的传播模式和工作频率；

设计适于在所选择的频率上激励所选择的模式的换能器；

对附接到所述细长的结构元件上的所述换能器数值建模；以及

分析所选择的传播模式对换能器激励的谐波响应，以便验证换能器设计。

2.根据权利要求1所述的方法，其中识别能够预期通过细长的结构元件行进远距离的传播模式和频率的步骤包括：使用具有预定材料特性的特定导轨型面的数值模型。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中选择适合的传播模式和工作频率包括：选择在大范围频率上具有低衰减并且对导轨型面的小改变相对不敏感的传播模式。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

迭代地改变换能器部件的尺寸以便在工作频率上取得所选择的传播模式的最佳响应，以及计算导轨对换能器的电激励的预测位移时间响应。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括验证阶段，所述验证阶段还包括以下步骤：

根据所建模的换能器制造原型；

将所述换能器附接到预定长度的结构元件；

在所述结构元件的表面上测量位移响应；以及

将测量到的响应与预测的位移时间响应相比较。

6.一种用于监测和检测铁路导轨中的裂痕或断裂的系统，所述系统包括限定系统的发送站和接收站的多个换能器，其特征在于，所述换能器根据权利要求1至5中任一项所述的方法设计而成。

7.一种用于监测和检测铁路导轨中的裂痕或断裂的系统，所述系统包括限定系统的发送站和接收站的多个换能器，其特征在于，所述换能器优选地位于所述导轨的内侧。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其中所述多个换能器呈现以预定间隔开的位置定位的一系列换能器的形式，在每个预定位置处设置至少一个换能器，并且能够从一个用作发送器的换能器沿所述导轨定期发送超声波至用作接收器的间隔开的换能器。

9.根据权利要求6或7所述的系统，其中所述多个换能器呈现以预定间隔开的位置定位的一系列换能器的形式，在每个预定位置处设置至少一个换能器，并且能够从一个用作发送器的换能器沿所述导轨定期发送超声波，并且所述超声波由所述导轨中的裂痕反射回也用作接收器的同一换能器。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其中每个预定位置处定位多个换能器。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中所述换能器以约1至3公里的距离间隔开。

12.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中所述换能器以约2公里的距离间隔开。