[发明专利]基于无线分体轮沿式探头阵列的钢轨探伤装置与方法

权利要求书

1.一种基于无线分体轮沿式探头阵列的钢轨探伤装置，其特征在于包括多个探轮、连接杆、支撑体和一个后台处理系统，其中探轮包括铺设有若干个轮沿片的轮沿、探轮内护板、探轮外护板，以及探轮电路模块，探轮电路模块置于探轮内护板中间的电路卡槽内，探轮主要完成探测信号的发送和采集，不作承载重量之用，多个探轮通过连接杆和支撑体挂在一辆探伤车上或者是运营列车上，可以双轨同时探测，后台处理系统对探轮获取的探测数据进行探伤检测处理以及结果显示。

2.根据权利要求1所述的基于无线分体轮沿式探头阵列的钢轨探伤装置，其特征在于所述轮沿由若干个轮沿片并列平铺而成，所述轮沿片由轮沿片片基和透声外膜叠加而成，轮沿片片基嵌入若干个超声探头，超声探头呈多阵列排列，每个阵列可以是圆阵、方阵等，每个阵列的中心探头为发送探头，周围的为接收探头；探头倾斜度（超声波探头与钢轨横截面的夹角）有0°、30°~50°、60°~80°三种，每个阵列的探头倾斜度一致，采用0°倾斜角布置的探头阵列一般位于多阵列排列的中部，发射频率为3~4MHz，用来探测轨头、轨腰和轨底的水平裂纹和纵裂纹；采用30°~50°和60°~80°倾斜角布置的探头阵列位于与钢轨长度方向平行的两侧，30°~50°倾斜角布置的探头，发射频率为2~3MHz的超声波，用来探测轨腰及螺栓孔处的损伤；60°~80°倾斜角布置的探头，发射频率为4~5MHz的超声波，则用来发现轨头内的核伤或横裂，所述轮沿片片基还布有压力传感器，其置于轮沿片片基的中部，负责检测轮沿片的压力状态；轮沿片片基采用橡胶材料，轮沿片片基与透声外膜之间的缝隙用透声耦合液填充。

3.根据权利要求1所述的基于无线分体轮沿式探头阵列的钢轨探伤装置，其特征在于所述探轮电路模块包括电池、超声波收发电路和探轮无线通信模块以及探轮电路模块各个单元之间的连接电缆，所述电池分别与超声波收发电路和探轮无线通信模块连接，也与轮沿片片基的探头阵列相连，超声波收发电路与轮沿片片基的探头阵列连接；超声波收发电路将连续多频调制超声波信号转发给轮沿片片基的探头阵列中相应的超声波探头，超声波收发电路还缓存各个超声波探头接收到的反射波信号，探轮无线通信模块将后台处理系统产生的连续多频调制超声波信号传送至超声波收发电路，同时将各超声波探头接收的反射波信号及压力传感器的信号传送给后台处理系统进行处理，所述电池采用微型电池，微型电池用弹性材料与超声波收发电路、探轮无线通信模块一起固定在探轮内护板中间的电路卡槽内，放置探轮电路模块的位于探轮内护板中间的电路卡槽和连接杆相通。

4.根据权利要求1所述的基于无线分体轮沿式探头阵列的钢轨探伤装置，其特征在于所述后台处理系统包括后台无线通信模块、处理模块、显示模块、人机交互模块，后台无线通信模块与探轮中的探轮电路模块的探轮无线通信模块相对应，放置于连接杆内，进行短距离的无线通信；处理模块是对轮沿式探头阵列采集得到的超声回波信号进行快速高效地处理，检测有无伤损以及伤损的位置；显示模块实时对检测的情况进行显示，以及对伤损位置、形状、伤损类别进行显示；人机交互模块可以对发送信号的时长参数、显示的控制参数、检测的结果存储进行人工控制。

5.根据权利要求1所述的基于无线分体轮沿式探头阵列的钢轨探伤装置，其特征在于所述后台处理系统对轮沿片片基中超声波探头阵列获取的数据进行探伤检测处理以及结果显示，数据的获取是通过后台处理系统的后台无线通信模块获得，该模块放置于连接杆内，它与探轮内护板中间的探轮电路模块相对，处于同一水平高度，这样后台处理系统的后台无线通信模块和探轮内护板中间的探轮电路模块中的探轮无线通信模块就很容易实现短距离的高速无线传输，后台无线通信模块获得数据后是经过有线的方式传到后台处理系统的处理模块来进行分析处理。