应用于钢轨检测的便携式涡流探伤仪的研制
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机械设计与制造
ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
第２期
２０１０年２月
文章编号：１００１—３９９７（２０１０）０２－００８８—０３
应用于钢轨检测的便携式涡流探伤仪的研制
马旺宇刘栋赵文博
（长安大学，西安７１０００１）
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关键字：钢轨损伤；涡流检测；传感器参数；正交试验；功能电路
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｒａｉｌ慨ｉｓｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｔｈｒｅａｔｅｎｉｎｇｔｈｅＲａｉｌｗａｙｔｒａｎｓｐｏｒｔｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｎｏｗ，ｔｈｅｐｅｒｉ－ｏｄｉｃｍｅａｓｕｒｉｎｇａｎｄｒｏｕｔｉｎｅｍｅａｓｕｒｉｎｇａｒｅｔｈｅｍａｉｎｔｅｓｔｉｎｇｗａｙｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｎｏｅｃｏｎｏｍｉｃａｎｄｐｏｒｔａｂｌｅｅ—ｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｒｏｕｔｉｎｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｉｓｕｓｅｄｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ．Ａｋｉｎｄｏｆｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉ钞，ｐｏｒｔａｂｌｅａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃＥｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｏｒｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｔｈｅｒｏｕｔｉｎｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｏｆ删伽缈ｍｏｒｅｃｏｎ—ｖｅｎｉｅｎｔａｎｄａｖｏｉｄｉｎｇｔｈｅｒｅ－ｏｃｃｕｒｒｉｎｇｏｆｍａｎｙｄｉｓａｓｔｅｒｓｃａｕｓｅｄｂｙｒａｉｌｃｒａｃｋｓ．Ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｅｅｄｄｙｓｅｎｓｏｒｕｓｅｄｉｎｔｈｅｕｎｉｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔｗｉｔｈｔｈｅｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙｏｆｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ．Ｔｈｅｔｉｎｙｃｒａｃｋｓｉｇｎａｌｓｃａｐｔｕｒｅｄｂｙｔｈｅｓｅｎｓｏｒａｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄａｍｐｌｉｆ圮ｒ，ａｎｄｔｈｅｙｓｈｏｗｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｃｒａｃｋｄｅｆｅｃｔｅｄ讯ｔｈｅｄ却ｒａｙｗｈｅｎｔｈｅｙｐａｓｓｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇ．Ｔｈｅｎｔｈｅｂｕｚｚｅｒａｌａｒｍｓ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｐｒｅｖｅｎｔ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒａｉｌｄａｍａｇｅ；Ｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｔｅｓｔｉｎｇ；Ｓｅｎｓｏｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔ；Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｉｒｃｕｉｔ
中图分类号：ＴＨｌ６文献标识码：Ａ
现阶段铁路运输在我国运输体系中占主体地位，铁道部迄今为止进行了六次提速。在提高运输量和效率的同时，对列车的安全稳定提出了更高的要求。钢轨损伤是影响铁路运输安全的主要因素，钢轨检测包括定期检测和日常检测。定期检测已具备了较为成熟的手段和措施，如超声钢轨探伤车等。但是受各种条件限制，目前我国对钢轨的检测还依赖于巡道下人的日常枪测，尤其在疲劳裂纹和焊缝的检测中，还停留在手动检测和人工目测结合的阶段。受巡道工人经验及天气状况等因素的影响，检测质量不高。
因此，在钢轨的日常检测中，有必要采用现代化检测技术，开发便携式探伤仪，以辅助人工检查，减少劳动强度，提高工作效率，及时发现损伤，消除安全隐患。
１工作原理
１．１涡流检测的一般原理
传感器由一个ｕ形激励线圈和一个Ｉ型检测线圈组成，如图１所示。两线圈的相对位置为止交取向，检测线圈放置在ｕ型激励线圈的开口中点处。在激励线圈上通以一定频率的正弦波，当传感器沿着试件表面移动时，试件表面在交变磁场作用下会产生一定分布和大小的涡流，此涡流产生—个反磁场。当无裂纹时，没★来稿日期：２００９—０４—１５有反磁场磁力线通过检测线圈，没有电信号输出；有裂纹时，反磁场发生变化，磁力线通过检测线圈，输出电信号，从而反映缺陷的情况。
图１传感器结构不蕙图
１．激励２．激励线圈３．Ｕ型磁心４测量线圈５．磁』Ｄ
１．２系统总体结构
系统工作时，函数发生器产生一定频率的正弦信号，经过功率放大后作为激励信号通人传感器的激励线圈，在钢轨表面产生涡流。当表面存在裂纹时，涡流的分布和大小会发生相应的改变，相应的磁场也会发生变化。传感器检测线圈感应到变化的磁场，并转化为变化的电信号，经处理后再对有尤裂纹进行指示（显示器读数和报警）。
２传感器参数研究
传感器的研究包括激励线圈和检测线圈两部分，可通过理论
万方数据