[实用新型]用于钢轨探伤的超声导波斜探头

说明书

本实用新型公开了一种用于钢轨探伤的超声导波斜探头，所述探头包括外壳、吸声填充物、至少一个压电单元、至少一个接口，每个压电单元设置在外壳内，包括楔块、压电晶片、电缆线和阻尼块，所述压电晶片为厚度振动模式的压电陶瓷片，所述楔块的一个表面与水平面成夹角，压电晶片垂直于振动方向的一个表面平贴在楔块的所述表面上，所述阻尼块与压电晶片垂直于振动方向的另一个表面紧贴，所述吸声填充物填充于外壳内除压电单元外的空余空间，所述接口设置在外壳的一个表面上，并通过电缆线与压电晶片连接。本实用新型采用厚度振动模式的压电晶片，信噪比高，成本低，便于推广，并且可用于轨头和轨底探伤，单次检测距离长。

技术领域

本实用新型涉及一种探伤装置，尤其是一种用于钢轨探伤的超声导波斜探头，属于无损检测技术领域。

背景技术

钢轨探伤是保障列车安全运行的关键性工作之一。当前钢轨探伤一般使用超声波技术，通过超声波探头从轨头踏面向钢轨中发射脉冲声波并接收其反射波来检测损伤。超声波探伤技术每次发射脉冲声波只能检查探头周围的局部区域，在钢轨轨底两侧区域存在大面积的探伤盲区。虽然钢轨轨头损伤仍是造成断轨的主要因素，但近年来由于列车提速和重载列车的增多，轨底损伤造成断轨事件或事故的数量也呈现出上升的趋势。

涡流、射线、磁粉等无损检测方法，由于易受环境影响、可靠度不高、技术成熟度不足等各种因素而难以在钢轨探伤中应用。由于超声导波检测技术在长距离等截面构件无损检测中体现出独特的技术优势，使得基于超声导波的钢轨探伤方法近年来成为一个研究热点。

中国实用新型专利公开号为CN102520068A的“基于磁致伸缩和纵向超声导波的铁轨损伤检测方法”使用磁致伸缩换能器在钢轨中激发纵向超声导波来检测钢轨损伤，但基于磁致伸缩的超声导波信噪比低且难以在现场中方便应用。此外，该专利公开的技术主要适用于轨头探伤。

I Bartoli等、J Zhang等、卢超等利用锤击法进行钢轨超声导波探伤，但通过锤击法得到的导波信号中，导波模态识别度较低，因而要求导波接收换能器靠近损伤点，这在实际检测中往往是难以实现的。另外，锤击法也不适用于生产实践中。

近年来，基于激光超声及空气耦合的非接触式超声导波探伤也得到了长足发展，但目前在信噪比、精度、可推广性方面仍存在明显缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于钢轨探伤的超声导波斜探头，该探头采用厚度振动模式的压电晶片，信噪比高，成本低，便于推广，并且可用于轨头和轨底探伤，单次检测距离长。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

用于钢轨探伤的超声导波斜探头，包括外壳、至少一个压电单元以及至少一个接口，每个压电单元设置在外壳内，包括楔块、压电晶片和电缆线，所述压电晶片为厚度振动模式的压电陶瓷片，所述楔块的一个表面与水平面成夹角，压电晶片垂直于振动方向的一个表面平贴在楔块的所述表面上，所述接口设置在外壳的一个表面上，并通过电缆线与压电晶片连接。

进一步的，每个压电单元还包括阻尼块，所述阻尼块与压电晶片垂直于振动方向的另一个表面紧贴。

进一步的，所述探头还包括吸声填充物，所述吸声填充物填充于外壳内除压电单元外的空余空间。

进一步的，所述压电单元为两个或两个以上时，两个或两个以上的压电单元在外壳内纵向排列和/或横向排列。

进一步的，所述接口为一个，且所述压电单元为一个时，该压电单元的压电晶片通过电缆线与该接口连接。

进一步的，所述接口为一个，且所述压电单元为两个或两个以上时，所有压电单元的压电晶片均通过电缆线与该接口连接。

进一步的，所述接口为两个或两个以上，且所述压电单元为两个或两个以上时，每个接口与其中一个压电单元的压电晶片连接，或与其中多个压电单元的压电晶片连接。