超声波传感器在铁路钢轨探伤中的应用

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1、超声波传感器在铁路钢轨探伤中的应用（上海动化学院测仪器上海200072）摘要：　无损检测(Nondestructivetest，NDT)是指不破坏和损伤受检物体，对其性能、质量、有无内部缺陷进行检测的一种技术。无损检测技术是提高产品质量，促进技术进步不可缺少的手段，特别随着新材料、新技术的广泛应用，各种结构零件向高参量、大容量方向发展，不仅要提高缺陷检测的准确率和可靠性，而且要把传统的无损检测技术和现代信息技术相结合，实现无损检测的数字化、图像化、实时化、智能化。关键词：无损检测；超声波；精度TheapplicationofUltrasonicse

2、nsorsintherailwayrailflawdetection(SchoolofMechatronicEngineeringandAutomation,ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China)Abstract:NDT(Nondestructivetest)isakindofdetectiontechnologywhichtestdetectionwithoutdamagingcomponent.Nondestructivetestingtechnologyimprovestheproductqualit

3、yandistheindispensablemeanstopromotetechnologicalprogress.Especiallywiththewideapplicationofnewmaterialsandnewtechnology,thepartsofvariousstructuredevelopinthedirectionofhighparameter,largecapacity.Weshallnotonlyimprovetheaccuracyandreliabilityofdefectsdetection,butalsoimprove

4、thetraditionalnondestructivetestingtechnologywithmoderninformationtechnology,torealizethecombinationofdigitalization,visualization,real-time,andintellectualizationofnondestructivetesting.Keywords:Ultrasonic;flawdetection;accuracy1.引言工业上常用的无损检测方法有五种：超声检测(UT)、射线探伤(RT)、渗透探查(PT)、磁

5、粉检测(MT)和涡流检测(ET)。其中超声检测是利用超声波的透射和反射进行检测的。超声波可以穿透无线电波、光波无法穿过的物体，同时又能在两种特性阻抗不同的物质交界面上反射，当物体内部存在不均匀性时，会使超声波衰减改变，从而可区分物体内部的缺陷。因此，在超声检测中，发射器发射超声波的目的是超声波在物体遇到缺陷时，一部分声波会产生反射，发射和接收器可对反射波进行分析，精确地测出缺陷来，并显示出内部缺陷的位置和大小，测定材料厚度等。　　超声检测作为一种重要的无损检测技术不仅具有穿透能力强、设备简单、使用条件和安全性好、检测范围广等根本性的优点外，而且其输

6、出信号是以波形的方式体现。使得当前飞速发展的计算机信号处理、模式识别和人工智能等高新技术能被方便地应用于检测过程，从而提高检测的精确度和可靠性。　　超声波无损探伤(NDI)是超声无损检测的一种发展与应用，其设备有：超声探伤仪、探头、藕合剂及标准试块等。其用途是检测铸件缩孔、气泡、焊接裂纹、夹渣、未熔合、未焊透等缺陷及厚度测定。　　超声无损检测在最近几十年中得到了较大的进展,它已成为材料或结构的无损检测中常用的手段。由于超声检测可以在线进行、超声波对人体无害又不改变系统的运行状态，因此，在材料或结构的无损检测中得到了广泛的应用。2.超声探伤原理超声探

7、伤是无损检测的主要方法之一。它能非破坏性地探测材料性质及内部和表面缺陷(如裂纹、气泡、夹渣等)的大小、形成和分布情况，具有灵敏度高、穿透力强、检测速度快和设备简单、成本低等一系列特点。2.1 基本原理　　超声波探伤具有反射和透射两种方法。其中反射方法精确度较高。图1是脉冲回波探伤仪原理图。脉冲发射器通过探头将超声波短脉冲送入试件，当回波从试件的缺陷或边界返回时，通过信号处理系统，在示波器上加以显示，并将其幅度和传播时间显示出来。如果已知试件中的声速，则根据示波器上的读数所获得的脉冲间的传输时间即可获得缺陷的深度。图1 脉冲回波探伤仪原理图2.2 探

8、伤分类　　超声探伤方法很多，可以按不同的方式进行分类。　　现将几种常用的分类方法介绍如下。　　(1)按原理分类　　按探伤原