鋼軌焊縫超聲波探傷儀探傷系統(tǒng)與掃查系統(tǒng)介紹

鐵路無縫線路的接頭少，節(jié)省了大量的接頭零件和線路維修工作量，減少了列車在接縫處的震動，降低了噪聲，使列車運行更加平穩(wěn)，同時增加了列車的使用年限。然而鋼軌在焊接過程中由于設(shè)備的不穩(wěn)定和焊接工 藝參數(shù)的變化，以及鋼軌化學(xué)成分偏離等原因，在焊縫內(nèi)部容易產(chǎn)生灰斑、光斑、過燒、裂紋和晶粒粗大等 危險性缺陷，這些缺陷降低了焊縫的強度和韌性，容易造成斷軌事故。因此對鋼軌焊縫部位進行定期檢測是保證行車安全最直接、最有效的技術(shù)方法。

雷納為大家介紹一款鋼軌焊縫超聲波探傷儀，利用自動掃查裝置替代傳統(tǒng)的人工掃查，利用FPGA進行數(shù)字信號處理及模擬信號控制，采用嵌入式計算機作為上位機進行人機交互。采用USB技術(shù)使得超聲波電路板與上位機通信更加方便，數(shù)據(jù)傳輸速度更快。探傷過程中利用門內(nèi)展寬、深度補償、報警燈等功能幫助用戶更加準(zhǔn)確地對缺陷進行判斷。

鋼軌焊縫超聲波探傷儀掃查系統(tǒng)

掃查系統(tǒng)包括驅(qū)動控制器、傳動機構(gòu)、探頭組、編碼器、探頭信號分配器。

驅(qū)動控制器包含電機、編碼器、控制板卡、開關(guān)和電池。電池為驅(qū)動控制器供電，電機與傳動機構(gòu)連接用于驅(qū)動傳動機構(gòu)，傳動機構(gòu)的運動帶動探頭組的移動，編碼器通過齒輪與電機連接，開關(guān)與電機和控制板卡連接。

探頭組由三對雙探頭和兩個單探頭共8個探頭組成。分別檢測軌頭、軌腰、軌底，對整個焊縫進行全方位掃查。雙探頭掃查：從踏面對焊縫進行串列式掃查，從軌頭兩側(cè)面對軌頭進行Ｋ型掃查和從軌底兩側(cè)面對軌底 部位進行Ｋ型掃查。單探頭掃查：從軌底斜面對軌底腳進行單探頭掃查，用一次波掃查軌底腳下部，二次波掃查軌底腳上部。

編碼器安裝在傳動機構(gòu)上，實時獲取傳動機構(gòu)的運動位置，并傳送到超聲電路板。

探頭組安裝在傳動機構(gòu)上，實時產(chǎn)生超聲信號并通過多芯信號線傳送到超聲電路板，隨著探頭組的移動會產(chǎn)生各個位置的超聲信號。

超聲電路板將編碼器傳來的位置信號與探頭組傳來的超聲信號相整合，通過信號傳輸總線傳送到上位機在屏幕上進行成像。

鋼軌焊縫超聲波探傷儀探傷系統(tǒng)

探傷系統(tǒng)為超聲波探傷儀一體機，采用“嵌入式主機＋超聲電路板”的硬件架構(gòu)，內(nèi)部總線方式為USB總線。嵌入式主機選用低功耗嵌入式X86主板，與存儲器、鍵盤、顯示屏、電源構(gòu)成完整嵌入式系統(tǒng)，作為整個系 統(tǒng)的上位機。上位機安裝嵌入式windows操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序運行在操作系統(tǒng)中。超聲電路板為自主研發(fā)的 專業(yè)8通道超聲電路板，具備超聲發(fā)射、超聲接收、模擬信號處理、信號采集、時序邏輯控制、電源管理、USB總線通訊等功能。

上位機主要完成對整個系統(tǒng)的控制、執(zhí)行探傷操作、缺陷判斷報警程序、波形繪制及圖象處理等主要工作。而大量的數(shù)據(jù)采集、中間處理和實時控制等繁忙事務(wù)交由超聲電路板去完成，這樣有利于提高系統(tǒng)探傷速 度，也為開發(fā)應(yīng)用程序留出充足的時間余量。

整個探傷系統(tǒng)流程：系統(tǒng)上電初始化后，用戶通過操作應(yīng)用程序確定工作狀態(tài)，并將操作指令通過USB總線傳送到超聲電路板中，F(xiàn)PGA產(chǎn)生一定頻率的脈沖觸發(fā)信號，經(jīng)過MOS管驅(qū)動電路后輸出的信號驅(qū)動MOS管開關(guān)動作，再配合電容、電阻生成高壓脈沖信號，施加至前端的超聲探頭，激勵壓電晶片震動產(chǎn)生超聲波。超聲波在焊縫傳播過程中遇到缺陷時產(chǎn)生反射回波并返回至探頭，壓電晶片將其轉(zhuǎn)換為電信號進入接收電路，通過增益調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換為適合A/D采樣電路的電壓信號，經(jīng)A/D采樣電路后變?yōu)閿?shù)字信號，再通過FPGA核心處理單元對數(shù)字信號作進一步處理，最后將數(shù)字化的超聲信號通過USB總線實時傳輸?shù)缴衔粰C并在屏幕以Ａ掃和Ｂ掃的形式顯示出來。

鋼軌焊縫超聲波探傷儀設(shè)計了超聲波發(fā)射與接收模塊和FPGA數(shù)字信號處理及邏輯控制模塊。采用USB技術(shù)使得 超聲波電路板能快速方便地與上位機進行通訊，F(xiàn)PGA豐富的接口資源和可編程特性，提高了數(shù)據(jù)的處理能力。在現(xiàn)場測試和使用過程中表明，具有檢出效率高、缺陷識別精度高、可靠性高、界面友好、操作方便等優(yōu)點。