[实用新型]一种传感器安装结构及包括该结构的超声波探轮

说明书

本实用新型公开了一种传感器安装结构及包括该结构的超声波探轮，该结构包括：安装支架，及安装于安装支架上的超声波换能器。安装支架包括第一平面，及分别连接于第一平面相对两侧的第一斜面，第一斜面关于第一平面的横向中轴线呈轴对称布置。第一平面及第一斜面上均安装有超声波换能器，压电晶片在第一斜面上的安装面自一平行于第一平面延伸面的平面朝向钢轨的轨平面倾斜25～30度，并在此基础上朝向钢轨内侧倾斜8～10度，使得压电晶片发射的超声波束在钢轨轨颚经反射产生二次波，从而使该超声波束覆盖钢轨内侧的整个轨距角。本实用新型能解决现有探轮在重载铁路钢轨探伤过程中对轨头内侧的轨距角处伤损检出效果不佳的技术问题。

技术领域

本实用新型涉及轨道工程机械技术领域，尤其是应用于铁路，特别是重载铁路钢轨探伤的传感器安装结构及包括该结构的超声波探轮。

背景技术

轮式超声波探伤技术因其检测速度快、检测精度高、定位准确等特点在铁路探伤领域得到快速发展。现有轮式钢轨探伤车的最高检测速度可达80km/h，适用轨型包括43kg/m、50kg/m、60kg/m及75kg/m。在高速探伤过程中，探伤车通过探轮中不同角度的换能器发射超声波来检测钢轨中不同部位的伤损。其中，0度换能器，产生的超声波束在钢轨内的折射角为0度，用于监控轮式探头工作状态；45度换能器，产生的超声波束在钢轨内的折射角为37-45度，用于检测轨腰、轨底的伤损，常规、偏斜70 度换能器，产生的超声波束在钢轨内的折射角为60-70度，用于检测轨头伤损。

对于60型钢轨(轨型为60kg/m的钢轨)，探轮中偏斜70度换能器产生的超声波声束经轨颚反射后，其二次波能够覆盖轨头内侧，从而检测轨距角处的伤损，其声束覆盖钢轨横截面情况如附图1所示。对于重载铁路75型钢轨(轨型为75kg/m的钢轨)，与60型钢轨相比，其轨面弧度更小且轨头高度更大，偏斜70度声束覆盖钢轨横截面情况如附图2所示，其二次波只能覆盖部分轨距角。因此，对于75kg/m钢轨的轨头内侧伤损，偏斜70度的检出效果待提升。

在现有技术中，主要有以下技术方案与本申请相关：

现有技术1为2007年06月21日申请，并于2008年12月10日公开，公开号为CN101320020A的中国发明申请。该申请公开了一种用于手推式超声波探伤车的轮式探头，包括：多个超声波换能器、支架、耦合介质，轮状耦合介质容器及固定到车体上的轴。其中，支架通过支架轴与手推式探伤车连接，支架固定在支架轴上，多个超声波换能器安装在支架上，超声波换能器和支架位于耦合介质容器内部，耦合介质容器通过轴与车体连接，耦合介质容器为轮状，在耦合介质容器中充有耦合介质，超声波换能器和支架浸在耦合介质中。采用该探头，探头与铁轨表面不直接接触，在小车运动过程中，不仅减小了对探头薄层的磨损，而且也避免了因铁轨面卡陷而导致的探头损坏。同时，将多个探头集中安装在一个轮胎内，使注水口减少为一个，使设备轻便易用。但是现有技术1应用于手推式探伤车，并具有五个换能器，其中包括两个在铁轨中折射角为65-70度的换能器、两个在铁轨中折射角为37-45度的换能器，以及一个在铁轨中折射角为0度的换能器，一个探轮内安装的超声波换能器数量过多，将导致轮内超声信号的干扰，且无法应用于大型钢轨探伤车辆。

现有技术2为2013年12月09日申请，并于2014年06月11日公开，公开号为CN203643404U的中国实用新型专利。该实用新型公开了一种钢轨超声波探轮式探头，其包括超声波换能器、支架、耦合介质、轮状耦合介质容器及固定到车体上的支架轴。支架具有中间为平面、平面两侧分别依次连接的第一倾斜面和第二倾斜面，其端面上垂直开设有安装超声波换能器的螺孔和透射超声波的圆形或方形窗口，支架的第二倾斜面向下拉长，其向下拉长部分的端面上分别相对倾斜的安装一个超声波换能器，第二倾斜面上半部分的端面上自该端面中轴线两旁分别由高至低向两边外侧倾斜的安装一个超声波换能器，该超声波换能器产生的超声波束在钢轨中的折射角度为70度，并产生反射的二次波，从而扩大了检测范围，减小了检测盲区。现有技术2中的支架上共安装有9个超声波换能器，一个探轮内安装的超声波换能器数量过多，将导致探轮内超声信号的相互干扰，如：1号换能器发射的超声波经轮内反射后可能被2号换能器接收。