專利名稱：鋼軌探傷模擬演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種演示儀，具體地講，是一種以激光模擬超聲波對鋼軌探傷的演示儀器。
背景技術(shù)：
鐵路鋼軌的探傷，一般是采用超聲波進(jìn)行無損檢測的。由于受鋼軌幾何形狀、尺寸等因素的限制，超聲波在其內(nèi)折射、反射路徑復(fù)雜，難于掌握其規(guī)律，特別是對初學(xué)者來說困難更大。因此，在實際檢測中對其內(nèi)部缺陷漏判、錯判時有發(fā)生。為了能使探傷人員直觀地了解超聲波在鋼軌內(nèi)部的傳播路徑，提高對超聲波探傷規(guī)律的認(rèn)識，盡快掌握其探傷原理，避免在作業(yè)現(xiàn)場對鋼軌缺陷的漏判和錯判事故的發(fā)生，確保安全生產(chǎn)。為此，研制一種能演示鋼軌超聲波探傷規(guī)律的模擬儀器，便成為本領(lǐng)域亟待解決的一個技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種鋼軌探傷模擬演示儀，能夠模擬顯示出超聲波在鋼軌模型中的傳播路徑，能直觀顯示各種模擬傷損缺陷，并有報警功能。使探傷人員盡快掌握其探傷原理，提高技術(shù)素質(zhì)。演示儀還具有操作簡單，安裝、攜帶方便等優(yōu)點。
本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)其目的的一種鋼軌探傷模擬演示儀，由激光探頭、有機(jī)玻璃鋼軌模型、激光指示液體介質(zhì)以及電路控制器組成。在有機(jī)玻璃鋼軌模型內(nèi)注入激光指示液體介質(zhì)，水平地放置在反射鏡上，激光探頭置于模型的上平面，激光探頭與電路控制器用導(dǎo)線連接。
所述的激光探頭，是通過激光發(fā)生器產(chǎn)生激光，再經(jīng)透鏡聚焦為具有一定擴(kuò)散角的激光波束的模擬超聲波探頭。
所述的有機(jī)玻璃鋼軌模型，是用有機(jī)玻璃按1∶1鋼軌制作的含有內(nèi)腔的模型，模型內(nèi)設(shè)模擬傷損，外制反射面。
所述的激光指示液體介質(zhì)，是一種具有熒光特性的溶液。
所述的電路控制器，由激光控制、保護(hù)電路，傷損缺陷識別電路，傷損缺陷報警電路組成。
所述電路為一般電子電路，包括一、激光電源電路，能對激光強(qiáng)度進(jìn)行自動控制及激光管保護(hù)；二、傷損缺陷識別電路，能自動識別各種模擬傷損信號，即通過捕捉入射波角度的改變信號，經(jīng)處理后去控制報警電路；三、傷損報警電路，設(shè)定報警頻率，用不同的音調(diào)表示不同角度探頭發(fā)現(xiàn)的傷損，在識別電路傳來的指令下，根據(jù)發(fā)現(xiàn)傷損類型不同，觸發(fā)相應(yīng)頻率的報警電路，經(jīng)驅(qū)動產(chǎn)生報警信號。
光波與超聲波相似，經(jīng)對太陽光、聚焦燈光、醫(yī)用冷光源及激光對比，由于激光具有能量集中、光譜單一、光束強(qiáng)、方向好、衍射小、易控制等特點，所以選定激光束來模擬超聲波更能準(zhǔn)確地表現(xiàn)出超聲波的直線性、反射性、折射性的特點。
為了更形象地顯示超聲波在鋼軌中的傳播路徑，通過對材料的透光性、機(jī)械強(qiáng)度、彈性及膨脹系數(shù)等參數(shù)的比較，選定用有機(jī)玻璃為材料制成1∶1的鋼軌模型，經(jīng)加工拋光處理，制作反射面(軌端、下頜軌底及螺孔反射面)，及各種人工模擬傷損(孔裂、核傷、水平及縱向裂紋等)。加之，選擇對激光波長敏感、具有熒光特性的激光指示液體介質(zhì)，注入模型腔體內(nèi)，使其能用激光清晰地模擬顯示出超聲波在鋼軌中的傳播路徑，直觀顯示出各種模擬傷損狀態(tài)下的波形變化，并由報警電路發(fā)出相應(yīng)的報警聲。
這種鋼軌探傷模擬演示儀，操作簡單、便于使用，可邦助探傷人員，特別是初學(xué)者很快掌握探傷原理，提高業(yè)務(wù)水平。同時，它對鋼軌超聲波探傷、傷損判別理論研究也具有實用價值。
下面通過實施例并結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1是一種鋼軌探傷模擬演示儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是鋼軌探傷模擬演示儀的工作原理框圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種鋼軌探傷模擬演示儀，由激光探頭1、有機(jī)玻璃鋼軌模型2、激光指示液體介質(zhì)3以及電路控制器4組成，在有機(jī)玻璃鋼軌模型2內(nèi)注入激光指示液體介質(zhì)3，水平地放置在反射鏡5上，激光探頭1置于模型2的上平面，激光探頭1與電路控制器4用導(dǎo)線6連接。
所述的激光探頭1，是通過激光發(fā)生器產(chǎn)生激光，再經(jīng)透鏡聚焦為具有一定擴(kuò)散角的激光波束的模擬超聲波探頭。
所述的有機(jī)玻璃鋼軌模型2，是用有機(jī)玻璃按1∶1鋼軌制作的含有內(nèi)腔的模型，模型內(nèi)設(shè)模擬傷損孔裂7、活動螺孔裂紋8、水平及縱向裂紋9，核傷10。模型外制反射面軌端反射面、下頜軌底反射面、及螺孔反射面。
所述的激光指示液體介質(zhì)3，是一種具有熒光特性的溶液溶質(zhì)為激光劑示劑(耐爾蘭)，溶劑為酒精，配比1∶1000。。
所述的電路控制器4，由激光控制、保護(hù)電路，傷拐識別電路，傷損報警電路組成。
所述電路為一般電子電路，包括激光電源電路，能對激光強(qiáng)度進(jìn)行自動控制及激光管保護(hù)；傷損缺陷識別電路，能自動識別各種模擬傷損信號，通過捕捉入射波角度的改變信號，經(jīng)處理后去控制報警電路；傷損報警電路，設(shè)定報警頻率，用不同的音調(diào)表示不同角度探頭發(fā)現(xiàn)傷損，在識別電路傳來的指令下，根據(jù)發(fā)現(xiàn)傷損類型不同，觸發(fā)相應(yīng)頻率的報警電路，經(jīng)驅(qū)動產(chǎn)生報警信號。
激光電源電路、傷損缺陷識別電路、傷損報警電路的電路板均設(shè)在電路控制器4內(nèi)，并由電源插頭供穩(wěn)定電壓。
如圖2所示，本實用新型的工作原理激光發(fā)生器由電源提供穩(wěn)定的電壓，產(chǎn)生激光束，光束經(jīng)透鏡聚焦產(chǎn)生具有一定擴(kuò)散角的激光波束，來模擬超聲波。將具有熒光特性的激光指示液注入1∶1有機(jī)玻璃鋼軌模型中，在激光照射下就可直觀再現(xiàn)超聲波在鋼軌中傳播路徑及遇到各種傷損時的折射、反射現(xiàn)象。傷損識別電路通過捕捉入射波角度的改變信號，經(jīng)處理后去控制報警電路。報警電路有37度、0度、70度三種報警頻率，用不同的音調(diào)表示不同角度探頭發(fā)現(xiàn)的傷損，在識別電路傳來的指令下，根據(jù)發(fā)現(xiàn)傷損類型不同，觸發(fā)相應(yīng)頻率的報警電路，經(jīng)驅(qū)動產(chǎn)生報警信號。
本實用新型的操作過程1、首先將有機(jī)玻璃鋼軌模型2的進(jìn)液口11向下，排氣孔12向上立置，用導(dǎo)管連通進(jìn)液口和盛有介質(zhì)的容器，打開排氣孔12，將溶液注入模型中。
2、注液完畢，關(guān)閉排氣孔和進(jìn)液口，將有機(jī)玻璃鋼軌模型2水平地放在下反射鏡5上，然后把激光探頭1置于模型2的上平面。
3、接通交流電源，連接激光探頭1與電路控制器4的導(dǎo)線6，打開電源開關(guān)，前后移動探頭1，根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)節(jié)衰減、增益旋鈕，來掃查各仲傷損，即可發(fā)出相應(yīng)的報警。
4、演示完畢，關(guān)閉電源，將介質(zhì)回流容器，擦凈模具。
權(quán)利要求1.一種鋼軌探傷模擬演示儀，其特征在于模擬演示儀由激光探頭(1)、有機(jī)玻璃鋼軌模型(2)、激光指示液體介質(zhì)(3)以及電路控制器(4)組成，在有機(jī)玻璃鋼軌模型(2)內(nèi)注入激光指示液體介質(zhì)(3)，水平地放置在反射鏡(5)上，激光探頭(1)置于模型的上平面，激光探頭(1)與電路控制器(4)用導(dǎo)線(6)連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的鋼軌探傷模擬演示儀，其特征在于所述的激光探頭(1)，是通過激光發(fā)生器產(chǎn)生激光，再經(jīng)透鏡聚焦為具有一定擴(kuò)散角的激光波束的模擬超聲波探頭。
3.按照權(quán)利要求1所述的鋼軌探傷模擬演示儀，其特征在于所述的有機(jī)玻璃鋼軌模型(2)，是用有機(jī)玻璃按1∶1鋼軌制作的含有內(nèi)腔的模型，模型內(nèi)設(shè)模擬傷損，外制反射面。
4.按照權(quán)利要求1所述的鋼軌探傷模擬演示儀，其特征在于所述的激光指示液體介質(zhì)(3)，是一種具有熒光特性的溶液。
5.按照權(quán)利要求1所述的鋼軌探傷模擬演示儀，其特征在于所述的電路控制器(4)，由激光控制、保護(hù)電路，傷損識別電路，傷損報警電路組成。
6.按照權(quán)利要求3所述的鋼軌探傷模擬演示儀，其特征在于所述的模型內(nèi)設(shè)模擬傷損是孔裂(7)、活動螺孔裂紋(8)、水平及縱向裂紋(9)、核傷(10)。
7.按照權(quán)利要求3所述的鋼軌探傷模擬演示儀，其特征在于所述的模型外制反射面是軌端反射面、下頜軌底反射面、及螺孔反射面。
專利摘要鋼軌探傷模擬演示儀，涉及一種以激光模擬超聲波對鋼軌探傷的演示儀器。本實用新型由激光探頭、有機(jī)玻璃鋼軌模型、激光指示液體介質(zhì)以及電路控制器組成。在有機(jī)玻璃鋼軌模型內(nèi)注入激光指示液體介質(zhì)，水平地放置在反射鏡上，激光探頭置于模型的上平面，激光探頭與電路控制器用導(dǎo)線連接。本實用新型采用激光模擬超聲波特性，能直觀顯示各種模擬傷損狀態(tài)時的波形變化，并發(fā)出相應(yīng)的報警聲，使探傷人員能直接看到模擬超聲波在鋼軌內(nèi)部的傳播路徑，很快掌握其探傷原理，提高技術(shù)素質(zhì)，避免在作業(yè)現(xiàn)場的錯判和漏判缺陷的現(xiàn)象。演示儀還具有操作簡單，安裝、攜帶方便等優(yōu)點。同時，它對鋼軌超聲波探傷、傷損判別理論研究也具有實用價值。
文檔編號G09B25/00GK2651873SQ0327613
公開日2004年10月27日 申請日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月16日
發(fā)明者王棟, 元青春, 雷金奇, 郝江力, 梁成安, 朱楊真 申請人:太原鐵路分局運城工務(wù)段