钢轨超声波探伤仪的特点简介.
超声波探伤技术在钢轨探伤领域的应用及其局限性
超声波探伤技术在钢轨探伤领域的应用及其局限性摘要：超声波技术是无损检测技术的关键手段之一，广泛应用于高速列车钢轨焊缝的检测。
钢轨铝热焊超声波探伤采用超声波原理。
探头将声频发送到钢轨内部，当声波遇到钢轨内部组织或缺陷时，接收来自声波反射面的回波，通过对雷达回波的分析，得到了被检钢轨焊缝的损坏情况。
关键词：超声技术；钢轨探伤；应用前言：频率>20kHz的机械波是超声波。
超声波具有专一性、集中性、瞬时速度高等特点。
在不同的媒质界面中，超声波的大部分动能会被表面反射。
超声波具有很强的穿透特性，基本上可以在所有物体中传播。
钢轨焊接质量的好坏直接关系到铁路货运的安全、焊接方法不当造成的焊接缺陷等，需要及时采用无损检测技术进行检验，超声波检测是一种合理的检验方法。
近年来，超声相控阵无损检测技术在工业生产领域得到了很好的应用。
可用于钢轨焊缝检测，提高检测效率。
超声波相控阵光束聚焦具有强大的动能，在基本的超声波检测中可以防止泄漏，使用超声波探伤仪进行钢轨铝热焊探伤时，钢轨中的缺陷会相互影响，产生传输波，进而检测出缺陷，一般采用纵斜波探头进行无损检测，传输的数据信号更容易被探头接受。
一、探伤的原理及常用探伤方法1.1探伤的基本原理(1)单脉冲反射器检测基本原理。
超声波发射到两种不同材料的边界条件，产生反射面，同一探头可用作发送和接收。
(2)单脉冲投影判断的缺点。
根据单脉冲波或通过工件产生的动能转换，单脉冲投影将发送和接收放置在被检零件两侧的探头，以确保探头与样品之间的良好声耦合。
(3)共振法的基本原理。
当被测工件的厚度为超声波半波长的非负整数时，会引起共振，使用相邻共振差来测量工件的厚度。
1.2常用探伤方法现阶段钢轨铝热焊探伤设备主要是数据焊接通用探伤仪。
该设备是一款全智能设备，显示屏大，功能齐全，重量轻。
适用于公共工程系统的钢轨焊接和轨道列车传动轴的探伤。
关键是对接头焊缝进行年检和再诊断，可以区分焊接损伤状态，对已经发生的损伤进行探伤，可以准确定位和定量分析。
基于超声波探伤的双轨式检测技术在S1线上的应用
基于超声波探伤的双轨式检测技术在S1线上的应用摘要：双轨式钢轨超声波探伤仪可同时对线路两股进行内部伤损检测，检测速度最高可达15km/h。
探伤仪设有5人位，满足探伤作业与铁路作业安全管理的需要。
适用于电气化和非电气化轨道线路43kg/m～75kg/m钢轨的天窗点内的双股钢轨超声波探伤作业，能够帮助用户快速检测钢轨内部伤损，提高生产效率。
关键词：双轨式探伤，钢轨，探伤平台，B显0前言为了保证国家经济的中高速增长，满足日益增长的客、货运需求，我国铁路不断朝着高速重载化发展。
随着服役时间的增加，钢轨表面以及内部都可能会产生各种各样的缺陷。
这些缺陷大致包括轨头表面裂纹、轨头内部核伤、螺孔裂纹、轨底伤损以及不同程度的磨损、鱼鳞纹等。
在这些缺陷的影响下，再加上天气变化如昼夜温差变化、雨雪冰霜以及人为的盐、除冰剂等，导致钢轨的突然断裂，是列车行驶过程中最大的安全隐患。
合肥德泰科通测控技术有限公司自行设计的RMUD-18F（180L）型双轨式钢轨超声波探伤仪采用轮式超声波探伤技术，可同时对线路两股进行内部伤损检测，检测速度最高可达15km/h。
探伤仪设有5人位，满足探伤作业与铁路作业安全管理的需要。
适用于电气化和非电气化轨道线路43kg/m～75kg/m钢轨的天窗点内的双股钢轨超声波探伤作业。
应用本设备，能够帮助用户快速检测钢轨内部伤损，提高生产效率。
1 双轨式钢轨超声波探伤仪特点1.1 探伤仪的总体组成探伤仪由载人操控平台、超声波钢轨探伤模块、电池组及通信电缆等多个单元组成。
每个组成单元独自或配合其它构成单元执行相应的功能。
整体结构如下图1所示。
图1 双轨探伤仪产品整体包括走行平台、控制电脑、中控台、前座椅、后座椅、探轮及对中伺服机构、耦合水箱、采集箱以及电池等多个单元组成。
1.2 探伤仪功能特点产品主要具有如下功能特点：1)采用锂电池驱动，续航不低于4小时或60km；2)双股同时检测，作业高效；3)单股9个探头、其中4个斜70度探头，扩大了轨头横向检测范围；4)能够以每小时15公里的探伤速度进行钢轨探伤作业，检测效率高；5)采用拆分式结构设计，5分钟内完成组装和拆卸；6)模块化设计，单模块≤60kg，上下道轻便。
轨道钢轨超声波探伤标准的分析与探讨
轨道钢轨超声波探伤标准的分析与探讨摘要：中国铁路进入高速、重载大发展时期，高速动车组、大功率机车、重载货车等先进装备的应用越来越广泛，高速无缝线路里程快速增长，高速重载铁路对焊接接头要求越来越高，焊接接头内部缺陷直接影响列车行驶安全，为确保列车行驶安全应及早将焊缝内部缺陷检出。
关键词：轨道钢轨；超声波探伤；标准前言超声波探伤仪在应用过程中需要应用仪器探头与工件进行有效接触，然后发射超声波，并对反射回来的超声波进行接收，将其转化为电信号，通过显示屏将检测结果呈现出来，根据超声波的传播速度和反射情况可以明确分辨出缺陷的位置。
如果工件中存在较大的缺陷，那么超声波所反射回来的声波能量也较大，通过声波的反射情况和图像的呈现情况就能够对工件中存在的问题进行明确。
一、超声波探伤概述对于我国的铁路来说，其运输过程中的工序相对繁琐，而且车流量也相对较大，探伤过程中的时间也不确定。
对于目前我国钢轨探伤的过程中，超声波的探伤方式穿透力相对较强，而且探测的深度也相对较深，其自身的探测灵敏程度比较高，可以对直径中产生的空气进行充分的反射，并且能够对其主要位置和形状等等进行合理的判定，除此之外，其自身的探测过程中安全性能相对较高，而且探测所使用的机械设备比较便捷，所以其在应用的过程中范围比较广。
对于我国铁路工程运输的过程来说，其运行过程相对比较繁琐，而且车辆行车的密度相对比较大，对于探伤过程来说，时间不是固定的，因此，就可以利用列车行驶过程中的空余时间进行检查。
二、超声波探伤技术的基本原理20Hz～20kHz的声波是人体正常听觉范围，超声波在固体中传播速度更快、效果更好，而且在遇到其他物体和界面会发生反射效果。
超声波探伤仪在应用过程中需要应用仪器探头与工件进行有效接触，然后发射超声波，并对反射回来的超声波进行接收，将其转化为电信号，通过显示屏将检测结果呈现出来，根据超声波的传播速度和反射情况可以明确分辨出缺陷的位置。
如果工件中存在较大的缺陷，那么超声波所反射回来的声波能量也较大，通过声波的反射情况和图像的呈现情况就能够对工件中存在的问题进行明确。
钢轨探伤仪操作手册
现场探伤作业中遇到道岔时，按 ，仪器左侧信息栏标记后显示符号“C000”再按 输入百位道岔号；按 输入十位道岔号；按 输入个位道岔号。随探伤小车前行，在B型显示区的下方显示“Cxxx”，表示操作完成。计算机回放时将在此位置显示道岔号标记。
3.9 B
正常探伤界面按 键，再按 键，进入B超探伤数据回放界面。通过 可进行快速浏览回放；通过 进行精细连续播放。
■ 增益控制范围：0～80dB。
■ 探测灵敏度余量：执行TB/T 2340-2000
■ 动态范围：≥30dB(抑制小)，2～6dB(抑制大)。
■ 水平线性误差：≤2%
■ 垂直线性误差：≤5%
■ 增益控制范围：0～80dB
■ 衰减器误差：每20dB不大于（小于）1dB
■ 报警阈值：回波大于满幅度的50%（A～I通道反射式报警），回波小于回波满幅度的30%（0°或双45°通道穿透式报警）
同步调节I（0°）通道小闸门宽度。按 小闸门宽度压缩，按 小闸门宽度扩展。
A型脉冲显示方式选择（抑制或通常），按动该键时，显示屏左信息栏显示对应的信息：抑制开或抑制关。现场作业时一般应设置到抑制关。
选择被检测的钢轨类型。该键是循环键，按动该键，左信息栏可以按照43→50→60→75→43→50…显示方式转换。仪器根据操作者的设置，调整扫描、闸门等参数。
自动全程记录探伤数据功能（作业路线、探伤速度、时间、报警情况、灵敏度等），可连续记录保存60天的探伤数据。也可人工（手动）存储探伤数据。
配套的微机播放软件。探伤作业记录的数据可以通过播放软件进行连续播放和分析。
具有无线手机接口，可以实现GPS定位，可以通过互联网实现数据远程传输和控制。
8.4寸彩色漫反射显示屏，屏幕尺寸大，可以显示2.2米以上的B图像；亮度高，无需遮光罩，在阳光下清晰显示图像，各个通道的A型脉冲和B型图像用不同颜色分开，便于观察。
双轨式钢轨超声波探伤仪车轴缺陷检测的应用研究
上海铁道增刊2019年第2期51双轴武钢轴超看液探伤仪车轴缺昭趙测的应用研兖朱兴俊中国铁路上海局集团有限公司科研所摘要双轨式钢轨超声波探伤仪（简称探伤小车）是超声波检测技术和自动化技术的有机结合，其对伤损的识别率严重依赖小车行车的平稳性。
车轴是整个车体结构的关键部件，车轴完好性直接影响着探伤小车能否运行正常，可以说车轴的状态直接影响着探伤小车钢轨缺陷的检出能力。
超声波检测系统，在人工试样上加工一系列缺陷用于系统性能校验，然后探头紧贴被测车轴进行轴向和纵向检测，经试验，该检测系统可以有效检出小车车轴上的纵向和横向缺陷，检测精度达到深度不小于0.4 mm、宽度不小于0.8mm,完全符合现场检测需求。
关键词探伤小车；车轴；缺陷；超声波检测1概述双轨式钢轨超声波探伤仪是能够同时对两股钢轨进行超声波探伤的检测仪器,它能在自行走过程中，对钢轨轨头、轨腰和轨底的裂纹及各种缺陷进行检测。
检测系统有A扫和B扫两种模式,B扫是实际检测时使用的扫描模式。
B扫描以编码器驱动，连续采集并记录相应信息。
编码器每3mm产生一个脉冲,探伤仪根据脉冲信号，实时采集左右两轨上的探头检测信号。
双轨式钢轨超声波探伤仪为了保证探伤系统能对钢轨进行全面可靠的检测，避免高速运动对探头的损耗而采用轮式设计，每个探轮装有9个探头，每根钢轨使用一个探轮进行采集，双轨共有18个通道，小车实物如图1所示。
其相比传统手推式钢轨探伤仪,具有效率高、人工操作简单和伤损识别率高等特点,近年来逐步在铁路工务领域大量推广使用。
双轨式钢轨超声波探伤仪是超声波检测技术和自动化技术的有机结合,其对伤损的识别率严重依赖小车行车的平稳性。
车轴是小车的主要机械结构，它承担着车体的承重和小车运行时的滚动摩擦，因此，随着时间的推移不可避免的在其表面或内部产生肉眼不可见的缺陷，需要一种能对车轴缺陷进行识别的无损检测系统，以便探伤小车的使用者对车轴的状态进行评估和分析。
ffl1双轨式钢轨超声波探伤仪2车轴缺陷超声波检测原理经统计，探伤小车在使用过程中，车轴故障以内部缺陷为主，这些缺陷的取向往往沿轴向延伸，特别是裂纹在横截面上呈径向扩展,成为最危险的缺陷。
第6章超声波探伤设备简介
工作原理
播时间和回波强度相对应的图形，从而在扫描线 的相应位置上显示缺陷的深度和大小。此外，具 有报警和深度补偿功能的一起，也受到同步脉冲 的控制，产生报警和进行深度补偿。
1.同步电路（触发电路） 作用：产生数十～数千赫兹(Hz)的同步脉冲，作 为发射电路、扫描电路以及其他辅助电路的触发 脉冲，使各电路在时间上协调一致工作。 重复频率：每秒钟内发射同步脉冲的次数。
居里温度TC较高，声阻抗Z适当。
二、超声波探头的组成结构
压电换能器探头由压电晶片、阻尼块、接头、 电缆线、保护膜和外壳组成。斜探头有一个使 晶片与入射面成一定角度的斜楔块。
1. 压电晶片 接收和发射超声波，实现电声换能。晶片性能
决定探头性能。
晶片的尺寸和频率决定发射声场的强度、距离 波幅特性和指向性。晶片制作质量关系到探头 的声场对称型、分辨力、信噪比等特性。 单晶材料 压电晶片 多晶陶瓷材料 钛酸钡、钛酸铝等 石英、硫酸锂等
4.发射电路
作用：电脉冲信号发生器，产生高压电脉冲施 加到压电晶片上产生脉冲超声波。 电路形式有以下两种：
发射电路
调谐式：电路谐振频率由电路中的电感、电容 决定，发出的超声波脉冲频带较窄。谐振频率 调谐到与探头的固有频率相一致。
非调谐式：发射一短脉冲（尖脉冲或方波），
脉冲频带较宽，可适应不同频带范围的探头。
4.机电耦合系数 K: 表示压电材料机械能（声能） 与电能之间的转换效率。
转换的能量 K 输入的能量
正压电效应：
转换的电能 K 输入的机械能
逆压电效应：
转换的机械能 K 输入的电能
（声能→电能）
（电能→声能）
5.机械品质因子θm：压电晶片在谐振时储存的 机械能与在一个周期内损耗的能量之比。
钢轨超声波探伤技术及设备介绍(090206)-0
小型探伤仪的主要要求（续）
4. 5.
6. 7.
仪器的工作状态自动调整，包括自动识别轨型，自动配 置报警闸门，提高探伤效率； 探伤数据全程存储，探伤仪至少能存储１００公里线路 的探伤数据。存储的数据包括当前位置的伤损报警、伤 损图形、位置、时间、速度、仪器的工作参数等； 能够事后回放探伤数据，重现探伤过程，实现伤损的事 后分析和对探伤过程的监控管理； 具有PWMIS接口，能自动生成满足PWMIS探伤管理系 统的伤损数据，以便钢轨的伤损管理，减少人员的繁杂 录入操作。
超声波探伤仪 — 数字探伤仪（续）
数字钢轨探伤仪除了应具有上面提到的性 能外，还有应具有如下性能：
能在恶劣环境（强磁场、电场、高温、严寒等）
下可靠使用。 操作方式、软件的使用符合铁路探伤人员的习 惯。 对缺陷定量精度高，定性（判断缺陷类型）准 确。
超声波探伤仪 — 数字探伤仪（续）
超声波探伤仪 — 模拟探伤仪
模拟探伤仪由同步电路、发射电路、锯齿波电路、视频放 大电路和 CRT 显示器等部分构成。同步电路给出等时间 间隔的固定脉冲，使仪器各部分同步工作；齿波电路驱动 示波管的水平偏转板形成时基线；视频放大电路则放大超 声信号，加到示波管的垂直偏转板；两者共同作用将超声 信号波形显示在示波管荧光屏上。模拟式探伤仪不仅具有 技术成熟、价格低、结构简单、便于维修等优点，由于超 声回波信号经模拟电路处理后直接送荧光屏显示，同一超 声回波在荧光屏上显示高达400幅/秒左右，因此，还具有 波形显示迅速、不失真、无跳跃和抖动的优点。由于模拟 式探伤仪不具备对检测信号记录和信息处理的功能，现场 检测时需要依赖操作人员对显示屏上的超声波回波信号进 行判断和手工记录，所以检测结果受人为因素影响很大。 另外，调整仪器参数，判断仪器故障等都要依赖于操作人 员的经验水平，故使用模拟式钢轨探伤仪探伤，易造成伤 损的误报、漏报，探伤质量难以进一步提高。
GCT-8说明书
第一章仪器概述1.1 仪器介绍GCT－8型钢轨超声波探伤仪，是我所自主研发的全新数字化手推车式钢轨超声波探伤设备。
适于探测国产和进口的43kg/m～75kg/m钢轨母材中存在的各种缺陷，是新一代实用、可靠的钢轨探伤设备。
该仪器符合中华人民共和国铁道行业标准TB/T 2340－2000《多通道A型显示钢轨超声波探伤仪技术条件》。
为了尽快掌握和使用该仪器，请您在使用前仔细阅读本说明书。
GCT－8型钢轨探伤仪具有如下特点：1、7+1个探测通道。
●7个通道用于钢轨探伤，4个70°通道，2个37°通道、1个0°通道。
与现有同类仪器相比增加了两个70°探头，加强了对轨头核伤的扫查密度，弥补了同类产品颚部三角区的探测盲区，提高了缺陷检出率。
●备有一个多功能校对通道。
该通道具有单、双收发功能选择，预置0.8、K1.0、K1.5、K2.5斜探头和直探头参数。
可以用于对缺陷精确校对或进行焊缝探伤作业。
2、 A/B两种检测模式。
●具有A型波形显示和B超图像两种工作模式都可用于仪器的钢轨探伤作业。
在A显模式下，仪器同时进行B显图像记录，按1个键就可以方便地转为B显模式，并显示960mm范围内钢轨的B超图像。
●A/B两种模式都具有存贮/回放功能。
仪器的内存可以记录A超单幅和动态图像，其中活动图像可以累计记录60分钟，B超图像可记录2000多幅。
可在仪器上直接回放，也可通过U 盘上传到计算机处理、保存。
3、配备有探伤作业记录装置（GPS定位系统）。
●采用GPS卫星定位技术、高精度位移编码器，对探伤作业的轨迹、上/下道时间、推行速度、推行里程等进行记录。
●记录报警点的B显图像和探伤作业参数（日期和时间、闸门位置和大小、轨型、增益值、电池电压等）。
●这些信息由外置U盘进行全程记录。
可满足30天以上的记录要求●与本仪器配套的上位机软件可以处理U盘记录的全部信息，可以显示作业路线图、报警点等，并可生成探伤作业报告，便于汇总存档、复检、打印等。
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蓄电池和充电器
仪器蓄电池是由多个电池中联而成,以直流电供给仪 器 工作 。不同厂家生产的各种仪器使用的电池不 同,容量大小不一 ,根据 TB/T2340-2000标准要求,普 电池的容量应能满足探伤仪連续工作8h的常要。上 道前应将电池充足电,使用后常及时充电,以满足次 日工作的常要。 仪器配有恒流充电器,充电电源为 (220土22)V,电流300~600 mA,充电应按说明书要求 进行二前采取电池放完电再充、定时充足为原则,否 则会影响电池的使用寿命和储电能力 。 遇电源电 压过低,可适当延长充电时间。
JGT-10是北京路超电子设备有限公司生产的
数字式钢轨超声波探伤仪。 A超波形显示刷 新率超过每秒100幅,可使用 B型显示进行探 伤,并具有打开 B超背景同时显示 A超波形功 能 。 0°探头的穿透和反射灵敏度可以分别 调整,兼顾了水平和纵向裂纹检测 。 B超全程 记录使用专用软件可以快速浏览全天的探伤 记录 。
钢轨探伤仪的一般使用方法
(一)仪器和手推车的连接 1.仪器固定 仪器安装在手推车的俯仰旋转托架 ,拧紧固定仪器的装置 。 2.电源连接 用专用的电源线连接仪器和蓄电池。 3.电讯连接 手推车上装有探头插座的仪器,用两根专用对接高频电缆线 将仪器和手推车进行连接,要注意连线不可交又;手推车上没 有探头插座的仪器，直接把探头引线摘头插入仪器后部的探 头插座上。
探头组合排列形式
探伤仪工作状态设定
1.抑制大小的设定
2.轨型的选择 3.37度探头的通道反报警小方门位置的设定 4.0度探头的通道反报警小方门位置的设定 5.小方门宽度的设定 6.穿透探伤方式的设定 7.接头空间位置的设定
探伤灵敏度调节
1. 70°探头探伤灵敏度调节:在钢轨上调节,前方无杂波的情 况下尽量开大增益,使接头端面同波位移长,波幅强。 2. 37°探头探伤灵敏度调节:在正常螺孔上调节,螺孔最高点 同波波幅80% ,释放50 kg/m 轨12~14 dB、P60轨14~16 dB, 这是探伤灵敏度较低的标准,实际探测中为防止小伤损的漏检 以及軌面状态不良等因素,还应适当提高探伤灵敏度。 3. 0°探头探伤灵敏度调节:在轨枕外轨底上调节,轨底同波波 幅80%,释放8~10 dB。 由于0°探头在钢軌探伤中担负穿透 和反射两种探伤方式,增益释放量过多有利于反射式探伤,不 利于穿透式探伤 ,增益释放量过少有利于穿透式探伤,不利于 反射式探伤,因此,探伤灵敏度调节应根据现场钢軌状态和伤 损情况而定。
ห้องสมุดไป่ตู้
仪器和探头性能测试
钢轨探伤仪和探头性能测试,是确保探伤结果
可靠的一个关键环节,性能良好的仪器和探头 组合,是钢轨探伤工作能否正常开展的必须条 件,也是每一个从事钢轨探伤人员必须掌握的 技能,具体方法见本书职业技能部分。
仪器使用保养注意事项
只有用心去使用保养仪器，才能使仪器正常
的工作运转，大家需要牢记课本上的七条注 意事项。
钢轨探伤仪的主要特点
1.适应环境温度范围广 2.多通道多探头同时工作 3.抗电磁干扰能力较强 4.适用于多种轨型探测 5.各通道探伤灵敏度分开调节 6.具有两种探伤方式 7.具有反报警功能 8.多种报警音响
结构特点
钢轨探伤仪主要性能指标
JGT-10型数字钢轨探伤仪
仪器版面图
主机后板图
显示方式
(1)A超屏显第1、2、3条基 线的回波方向上,第4、5、6 条基线的回波方向向下。通 道6和6A共用第1条基线;通 道1和1A共用第2条基线,通 道2和2A共用第3条基线;通 道3使用第4条基线;通道4使 用第5条基线;通道5使用第6 条基线。通道1A、2A、6A 可以根据常要打开或者关 闭。
显示方式
B超屏显,分别显示70°探 头、37°探头、0°探头所 产生的 B起图形,每个通道 使用不同的颜色相区别,在 屏幕右侧可看到相应的颜色 提示 。 三个 B超显示区域 在屏幕的排列顺序可以在管 理菜单中进行设置,如将 70°探头轨头检测 B超图 形放在屏幕下部。 B超显示 探伤时,可打开 A起背景,以 便同时观察 A超波形显示情 况。