钢轨焊缝超声波探伤仪探伤系统与扫查系统介绍

铁路无缝线路的接头少，节省了大量的接头零件和线路维修工作量，减少了列车在接缝处的震动，降低了噪声，使列车运行更加平稳，同时增加了列车的使用年限。然而钢轨在焊接过程中由于设备的不稳定和焊接工 艺参数的变化，以及钢轨化学成分偏离等原因，在焊缝内部容易产生灰斑、光斑、过烧、裂纹和晶粒粗大等 危险性缺陷，这些缺陷降低了焊缝的强度和韧性，容易造成断轨事故。因此对钢轨焊缝部位进行定期检测是保证行车安全最直接、最有效的技术方法。

雷纳为大家介绍一款钢轨焊缝超声波探伤仪，利用自动扫查装置替代传统的人工扫查，利用FPGA进行数字信号处理及模拟信号控制，采用嵌入式计算机作为上位机进行人机交互。采用USB技术使得超声波电路板与上位机通信更加方便，数据传输速度更快。探伤过程中利用门内展宽、深度补偿、报警灯等功能帮助用户更加准确地对缺陷进行判断。

钢轨焊缝超声波探伤仪扫查系统

扫查系统包括驱动控制器、传动机构、探头组、编码器、探头信号分配器。

驱动控制器包含电机、编码器、控制板卡、开关和电池。电池为驱动控制器供电，电机与传动机构连接用于驱动传动机构，传动机构的运动带动探头组的移动，编码器通过齿轮与电机连接，开关与电机和控制板卡连接。

探头组由三对双探头和两个单探头共8个探头组成。分别检测轨头、轨腰、轨底，对整个焊缝进行全方位扫查。双探头扫查：从踏面对焊缝进行串列式扫查，从轨头两侧面对轨头进行Ｋ型扫查和从轨底两侧面对轨底 部位进行Ｋ型扫查。单探头扫查：从轨底斜面对轨底脚进行单探头扫查，用一次波扫查轨底脚下部，二次波扫查轨底脚上部。

编码器安装在传动机构上，实时获取传动机构的运动位置，并传送到超声电路板。

探头组安装在传动机构上，实时产生超声信号并通过多芯信号线传送到超声电路板，随着探头组的移动会产生各个位置的超声信号。

超声电路板将编码器传来的位置信号与探头组传来的超声信号相整合，通过信号传输总线传送到上位机在屏幕上进行成像。

钢轨焊缝超声波探伤仪探伤系统

探伤系统为超声波探伤仪一体机，采用“嵌入式主机＋超声电路板”的硬件架构，内部总线方式为USB总线。嵌入式主机选用低功耗嵌入式X86主板，与存储器、键盘、显示屏、电源构成完整嵌入式系统，作为整个系 统的上位机。上位机安装嵌入式windows操作系统，应用程序运行在操作系统中。超声电路板为自主研发的 专业8通道超声电路板，具备超声发射、超声接收、模拟信号处理、信号采集、时序逻辑控制、电源管理、USB总线通讯等功能。

上位机主要完成对整个系统的控制、执行探伤操作、缺陷判断报警程序、波形绘制及图象处理等主要工作。而大量的数据采集、中间处理和实时控制等繁忙事务交由超声电路板去完成，这样有利于提高系统探伤速 度，也为开发应用程序留出充足的时间余量。

整个探伤系统流程：系统上电初始化后，用户通过操作应用程序确定工作状态，并将操作指令通过USB总线传送到超声电路板中，FPGA产生一定频率的脉冲触发信号，经过MOS管驱动电路后输出的信号驱动MOS管开关动作，再配合电容、电阻生成高压脉冲信号，施加至前端的超声探头，激励压电晶片震动产生超声波。超声波在焊缝传播过程中遇到缺陷时产生反射回波并返回至探头，压电晶片将其转换为电信号进入接收电路，通过增益调节电路转换为适合A/D采样电路的电压信号，经A/D采样电路后变为数字信号，再通过FPGA核心处理单元对数字信号作进一步处理，最后将数字化的超声信号通过USB总线实时传输到上位机并在屏幕以Ａ扫和Ｂ扫的形式显示出来。

钢轨焊缝超声波探伤仪设计了超声波发射与接收模块和FPGA数字信号处理及逻辑控制模块。采用USB技术使得 超声波电路板能快速方便地与上位机进行通讯，FPGA丰富的接口资源和可编程特性，提高了数据的处理能力。在现场测试和使用过程中表明，具有检出效率高、缺陷识别精度高、可靠性高、界面友好、操作方便等优点。