[发明专利]一种高速轨道阵列ACFM检测探头及其检测方法

说明书

本发明提供了一种高速轨道缺陷检测装置及其检测方法，装置具有信号激励模块、检测探头、信号处理模块以及上位机；其中，信号激励模块被配置为产生正弦激励信号；检测探头被配置为根据正弦激励信号在高速轨道产生涡流场，感应涡流场的变化并输出检测信号；信号处理模块被配置为处理检测信号并输出处理结果；上位机被配置为展示处理结果，本发明所提供的检测装置解决了传统ACFM检测技术在高速轨道踏面形成均匀涡流区域小，不能横向布置传感器阵列的缺点，通过采用独特的导磁体结构以及传感器组件的布置，使检测范围尽可能的覆盖到更多的缺陷，因此检查效率高，满足在役轨道自动化在线检测的需求。

技术领域

本发明属于高速运行轨道在线检测技术领域，特别是涉及一种高速轨道缺陷检测装置及其检测方法。

背景技术

在役轨道检测，是列车安全运行的重要保障手段之一。由于列车的高速运行，以及机车车轮和机车轨道之间的滚动接触，机车轨道很容易产生应力疲劳裂纹。应力疲劳裂纹一般为横向、簇状(又称鱼鳞纹)，检测难度较大，若未能及时发现并处理，极有可能导致列车出现运行事故，甚至造成断轨。特别是高铁运行的轨道，是绝对不允许裂纹的存在，因此对机车轨道进行定期检测势在必行。

作为非接触检测技术，ACFM检测可以实现高速化、自动化在线检测。现有的ACFM检测技术中一般采用传统的“U”形导磁体来激发磁场，但其极靴下方的涡流场会对进入高速轨道踏面的磁场形成阻尼，导致高速轨道踏面表面形成的均匀涡流区域很小，不适合传感器阵列在轨道踏面上的横向布置，因此传统“U”形导磁体的ACFM探头对应力疲劳裂纹的检查效率很低且存在漏检的可能性，无法满足在役轨道自动化在线检测的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种高速轨道缺陷检测装置及其检测方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为

一种高速轨道缺陷检测装置，包括：

信号激励模块，被配置为产生正弦激励信号；

检测探头，被配置为根据正弦激励信号在高速轨道产生涡流场，感应涡流场的变化并输出检测信号；

信号处理模块，被配置为处理检测信号并输出处理结果；

上位机，被配置为展示处理结果；

所述检测探头的输入端与所述信号激励模块的输出端连接，所述检测探头的输出端与所述信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与所述上位机的输入端连接。

进一步的，所述检测探头包括：

导磁体，具有垂直于所述高速轨道延伸方向设置的横梁、横梁两端端部处关于高速轨道对称设置的竖梁以及位于竖梁远离所述横梁一端端部的极靴，所述横梁与所述高速轨道平行且所述横梁沿所述高速轨道延伸方向移动，所述竖梁沿垂直于所述高速轨道的方向设置，所述极靴位于竖梁靠近所述高速轨道的一侧且所述极靴的顶部与高速轨道的踏面平行，所述高速轨道位于两个所述竖梁之间；

激励线圈，卷绕在所述横梁上，与所述信号激励模块连接并接有外部电源，被配置为通电时与所述导磁体配合在所述高速轨道上形成涡流场；

传感器组件，设于所述高速轨道的踏面上，具有沿所述高速轨道延伸方向前后差分设置的两组巨磁阻传感器阵列，每组所述巨磁阻传感器阵列具有多个沿垂直于所述高速轨道延伸方向设置的巨磁阻传感器。

进一步的，所述高速轨道顶部的厚度为T_S，所述极靴的厚度T与高速轨道顶部的厚度大小关系为0.25T_S≤T≤0.5T_S。

进一步的，所述巨磁阻传感器为三轴TMR传感器。