[发明专利]一种用于钢轨表面斜裂纹的检测探头及其性能测试方法

说明书

本发明公开一种用于钢轨表面斜裂纹的检测探头及其性能测试方法，该种用于钢轨表面斜裂纹的检测探头包括：布置在柔性印刷电路板上的激励线圈T_X和接收线圈R_X；所述激励线圈T_X包括布置在柔性印刷电路板四角的方形线圈，所述接收线圈R_X包括两个正交布置并首尾相接的“8”字形线圈R_x1和R_x2，且四个方形线圈包围两个正交布置的“8”字形线圈R_x1和R_x2，本发明创新的设计一种新型的检测探头，适用于钢轨复杂形貌，并通过三维仿真和实验测试，表明具有较高的灵敏度，对提离效应具有很强的抗扰度，可解决复杂曲面裂纹方向检测的检测灵敏度和提离问题，可以为开发基于涡流检测的钢轨实时在线监测与评估的应用型设备提供指导。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体为一种用于钢轨表面斜裂纹的检测探头及其性能测试方法。

背景技术

滚动接触疲劳(RCF)是钢轨在滚动接触过程中由于反复加载而产生的一种缺陷，在钢轨表面以脱壳、裂纹等形式出现。RCF裂纹是沿轨面角度为15°～40°形成的方向性裂纹，这些裂纹在10°～30°时就会向钢轨内部扩展，是造成钢轨断裂的重要原因之一，这种方向性斜裂纹对列车运行安全、降低铁路维修成本是一个潜在的挑战。因此需要有足够可靠的检测方法来保证列车的安全运行。

到目前为止，应用无损检测方法对钢轨损伤的研究已有近150年的历史，其中，涡流检测对于RCF等缺陷较其他方法而言具有更好的检测效果，但是，涡流检测的检测灵敏度受提离、裂纹方向和渗透率等因素的影响，这对涡流检测是一个挑战。因为涡流检测RCF裂纹时，由于振动的影响，电涡流传感器与钢轨之间的距离不断变化，导致了对轨头复杂形状表面的斜裂纹检测灵敏度的降低，进而导致对轨头复杂形状表面斜裂的纹检测精度和质量较低。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有钢轨检测中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种用于钢轨表面斜裂纹的检测探头及其性能测试方法，能够提高对轨头复杂形状表面斜裂纹的检测灵敏度和抗提离效果。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种用于钢轨表面斜裂纹的检测探头，其包括：布置在柔性印刷电路板上的激励线圈T_X和接收线圈R_X；

所述激励线圈T_X包括布置在柔性印刷电路板四角的方形线圈，所述接收线圈R_X包括两个正交布置并首尾相接的“8”字形线圈R_x1和R_x2，且四个方形线圈包围两个正交布置的“8”字形线圈R_x1和R_x2。

作为本发明所述的一种用于钢轨表面斜裂纹的检测探头的一种优选方案，其中，所述方形线圈为双层。

作为本发明所述的一种用于钢轨表面斜裂纹的检测探头的一种优选方案，其中，所述柔性印刷电路板由多层柔性薄膜制造而成。

一种用于钢轨表面斜裂纹的检测探头的性能测试方法，具体步骤如下：

S1、建立检测探头的三维仿真模型，测试仿真的检测探头在不同激励频率下的探测灵敏度、不同斜裂纹方向以及不同提离距离对探测灵敏度的影响；

S2、搭建实验平台，通过实验平台测试检测探头对不同方向的钢轨表面斜裂纹的高灵敏度和高抗提离检测。