[发明专利]一种基于超声波实现轨道板裂纹深度自动检测的装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于超声波实现轨道板裂纹深度自动检测的装置和方法，所述装置包括扫查支架，扫查支架上设有均能在竖直方向伸缩的换能器伸缩连接器和阵列伸缩连接器，换能器伸缩连接器和阵列伸缩连接器的底部分别对应连接有空气耦合超声换能器和MEMS线性阵列，空气耦合超声换能器信号连接有超声脉冲信号发生器，MEMS线性阵列信号连接有多路信号采集卡，多路信号采集卡信号连接有PC机，PC机与超声脉冲信号发生器信号连接。本发明提供的基于超声波实现轨道板裂纹深度自动检测的装置和方法，能实现非接触式自动获取被测轨道板全区域的裂纹深度分布，具有检测速度快、检测精度高等优点。

技术领域

本发明是涉及一种基于超声波实现轨道板裂纹深度自动检测的装置和方法，属于轨道板裂纹缺陷自动检测的技术领域。

背景技术

目前，超声体波法对轨道板裂纹深度的检测灵敏度较高，但该方法难以实现轨道板全断面、远距离检测；磁粉检测法、涡流检测法、漏磁检测法、射线检测法和机器视觉检测法仅能实现轨道板表面或近表面的裂纹深度检测，无法探测内部裂纹深度；声发射技术虽然可以探测轨道板全断面的裂纹深度，但仅局限于对新产生的或正在发展中的裂缝进行探测，无法识别既有的、状态比较稳定的裂缝，且受外界环境噪声干扰较大。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种基于超声波实现轨道板裂纹深度自动检测的装置和方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于超声波实现轨道板裂纹深度自动检测的装置，包括扫查支架，所述扫查支架上设有均能在竖直方向伸缩的换能器伸缩连接器和阵列伸缩连接器，所述换能器伸缩连接器和阵列伸缩连接器的底部分别对应连接有空气耦合超声换能器和MEMS线性阵列，所述空气耦合超声换能器信号连接有超声脉冲信号发生器，所述MEMS线性阵列信号连接有多路信号采集卡，所述多路信号采集卡信号连接有PC机，所述PC机与超声脉冲信号发生器信号连接。

一种实施方案，所述扫查支架包括竖直设置的两支撑架，两支撑架之间连接有水平连接架，在两支撑架的顶部两侧水平设有一对相互平行的短轨道电动滑台，在一对短轨道电动滑台的顶部活动连接有一对相互平行的长轨道电动滑台，在一对长轨道电动滑台上分别活动设有一滑动平台，所述换能器伸缩连接器和阵列伸缩连接器分别安装于与其相对应的滑动平台上。

一种优选方案，所述水平连接架上设有托盘，所述多路信号采集卡、超声脉冲信号发生器和PC机均安装于该托盘内。

一种优选方案，两支撑架的底部均设有滚轮。

一种基于超声波实现轨道板裂纹深度自动检测的方法，包括如下步骤：

S1、将基于超声波实现轨道板裂纹深度自动检测的装置固定在待测轨道板表面；

S2、PC机通过编码产生激励信号，该激励信号由超声脉冲信号发生器施加给空气耦合超声换能器，空气耦合超声换能器向待测轨道板发射超声波，超声波在待测轨道板内传播，并在裂纹处形成超声散射波被MEMS线性阵列所接收，形成多通道接收信号；

S3、多通道接收信号传输至多路信号采集卡，经多路信号采集卡处理后再传输至PC机；

S4、PC机利用二维傅里叶变换法获取多通道接收信号在f-k域内的幅度谱，通过求解最小化目标函数方法，最终准确计算出裂纹深度。

一种实施方案，步骤S2中，所述PC机通过NLFM Barker编码方式生成激励信号。

一种实施方案，步骤S3中，多路信号采集卡内部集成有多种信号处理电路，以对多通道接收信号进行直流分量去除、滤波、放大和A/D转换处理。

一种实施方案，步骤S4中，所述二维傅里叶变换法的关系式为：