專利名稱：：一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于鋼軌損傷檢測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是涉及一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)階段我國鐵路運(yùn)輸占據(jù)主體地位，為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，近年來鐵道部對(duì)我國鐵路系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行了六次大提速，大大增加了我國鐵路的運(yùn)輸能力，在提高運(yùn)輸量和效率的同時(shí)，也對(duì)列車的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。而鋼軌損傷是鐵路安全的最大隱患，因此對(duì)其檢測(cè)至關(guān)重要。鋼軌損傷是影響鐵路運(yùn)輸安全的主要因素，目前我國對(duì)于鋼軌的檢測(cè)包括定期檢測(cè)和曰常檢測(cè)。定期檢測(cè)已經(jīng)具備了較為成熟的手段和措施，如鋼軌超聲探傷車、轉(zhuǎn)轍機(jī)遠(yuǎn)程油壓監(jiān)控系統(tǒng)等，己經(jīng)能滿足部分需求。但在疲勞裂紋和焊縫質(zhì)量等問題的曰常檢測(cè)中，我國還停留在人工目測(cè)階段，受巡道工經(jīng)驗(yàn)、責(zé)任心及天氣狀況等因素的影響，檢測(cè)質(zhì)量很難達(dá)到應(yīng)有的技術(shù)要求。同時(shí)，鋼軌裸露于野外，表面大都被油污、灰塵覆蓋，而今又沒有相應(yīng)的檢測(cè)儀器，所以鋼軌損傷很難被檢測(cè)出來。因此，在鋼軌的日常檢測(cè)中，必須釆用現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)，開發(fā)便攜式探傷儀，以輔助人工檢查，提高工作效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)損傷，排除隱患，做到防患于未然。綜上，鋼軌損傷主要包括疲勞裂紋和焊縫損傷，對(duì)鋼軌的檢測(cè)工作有定期檢測(cè)和日常檢測(cè)兩種方式。目前我國對(duì)鋼軌疲勞裂紋和焊縫損傷的曰常檢測(cè)還停留在人工目測(cè)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)判斷的階段，不能滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，亟待解決。目前常用于檢測(cè)鋼軌損傷的無損探傷方法有磁粉法、射線法、超聲法、滲透法和渦流法。上述技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn)磁粉檢測(cè)現(xiàn)場應(yīng)用非常簡單，能直接檢測(cè)表面損傷，但如果被檢工件表面有涂層或處于潮濕環(huán)境時(shí)，其檢測(cè)可靠性將大為降低；射線法中射線輻射危害人體，檢測(cè)時(shí)必須進(jìn)行安全防護(hù)，且有些工況不易實(shí)施；超聲法對(duì)工件表層下?lián)p傷的檢測(cè)也很有效，但檢測(cè)時(shí)需耦合劑，效率較低，對(duì)損傷的判定也有賴于技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)；滲透法對(duì)表面開口裂紋檢測(cè)靈敏度很高，但不適于有表面涂層的工件及潮濕的環(huán)境，且對(duì)損傷的判定有賴檢驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)；渦流技術(shù)對(duì)表面開口裂紋很靈敏，在表面涂層、潮濕和水底等惡劣環(huán)境下也能開展檢測(cè)工作，可檢測(cè)缺陷的極限值為0，4mm,該類設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、頻率響應(yīng)特性好以及測(cè)試電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，渦流法對(duì)鋼軌表面裂紋的檢測(cè)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于渦流檢測(cè)技術(shù)而言，其主要包括傳感器(檢測(cè)探頭)技術(shù)、測(cè)量參數(shù)的優(yōu)化技術(shù)、缺陷信號(hào)的處理技術(shù)以及顯示技術(shù)。在國外，鐵路運(yùn)輸大多釆用無縫鋼軌，適合釆用超聲波探傷；且由于國外勞動(dòng)力成本昂貴，巡道班組養(yǎng)護(hù)維修的鋼軌里程多達(dá)數(shù)十公里，因而速度較快的大型超聲波檢測(cè)儀器備受青睞。因此，國外鋼軌檢測(cè)研究多專注于超聲波探傷。目前國外的超聲波探傷車體積大、重量大，但其檢測(cè)速度快，是探傷的主要工具；小型探傷設(shè)備一般只用來復(fù)查大型探傷車的檢驗(yàn)結(jié)果。雖然我國也引進(jìn)過數(shù)臺(tái)超聲檢測(cè)車，但從實(shí)際使用效果來看，需要多人合作，且價(jià)格十分昂貴，因此超聲探傷儀不適合國內(nèi)鋼軌的日常檢在國內(nèi)，多釆用焊接有縫鋼軌，我國巡道工人每人負(fù)責(zé)檢測(cè)的鋼軌長度約為1.5公里，與國外相比檢測(cè)速度無需太快，但檢測(cè)精度與檢測(cè)頻率的要求比國外要高。而渦流檢測(cè)法對(duì)有縫鋼軌的檢測(cè)靈敏度高于超聲檢測(cè)法，由此可見渦流技術(shù)更適合中國現(xiàn)狀。目前，國內(nèi)在鋼軌的日常檢測(cè)中還沒有一種專門針對(duì)巡道工人使用的精確、方便又經(jīng)濟(jì)的探傷設(shè)備。因此巡道工人大多是目測(cè)同時(shí)結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行檢測(cè)判斷，這無疑增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。另外，傳感器是整個(gè)探傷儀器的核心部件，傳感器的性能對(duì)探傷儀器測(cè)量電路的設(shè)計(jì)以及測(cè)試的精度和可靠性有著重要的影響。為了滿足不同工件形狀和大小的檢測(cè)要求，按檢測(cè)時(shí)測(cè)量線圈和試樣的相互位置關(guān)系，傳感器的測(cè)量線圈可分為三大類a)穿過式傳感器。此傳感器將工件插入并通過線圈內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)?？捎糜跈z測(cè)管材、棒材、線材等可以從線圈內(nèi)部通過的試件。b)內(nèi)通過式傳感器。由環(huán)形線圈組成，用于檢測(cè)管子或圓孔內(nèi)部。c)放置式傳感器。放置式線圏，是一種使用最為廣泛的渦流傳感器。它適用于各種板材、帶材、棒材的表面檢測(cè)，還能對(duì)形狀復(fù)雜的工件的某一區(qū)域進(jìn)行局部檢測(cè)。因而，對(duì)于鋼軌探傷儀器而言，傳感器的設(shè)計(jì)非常重要。綜上所述，國內(nèi)應(yīng)大力發(fā)展用于鋼軌檢測(cè)的渦流探傷技術(shù)。雖然國內(nèi)目前有些科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)著手于這方面的研究，但大多仍把絕大部分精力放在顯示設(shè)備等方面，而巡道工人的日常檢測(cè)使用的儀器根本無需這些附屬設(shè)備，這無疑增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)也無法推廣使用?？偠灾撥墦p傷是影響鐵路運(yùn)輸安全的主要因素，目前對(duì)其檢測(cè)的方法主要是定期檢測(cè)和曰常檢測(cè)。在日常檢測(cè)中，國內(nèi)還沒有一種經(jīng)濟(jì)方便的設(shè)備，因而不能有效防止由于鋼軌裂紋引發(fā)的眾多災(zāi)難性事故再次發(fā)生。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、靈敏度高且便于攜帶、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，能有效解決鋼軌損傷探測(cè)問題。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型釆用的技術(shù)方案是一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其特征在于包括為各用電單元進(jìn)行供電的供電電源、對(duì)鋼軌損傷進(jìn)行檢測(cè)的表面放置式渦流傳感器、為渦流傳感器提供激勵(lì)源的正弦函數(shù)發(fā)生器、對(duì)正弦函數(shù)發(fā)生器所產(chǎn)生的正弦波信號(hào)進(jìn)行放大處理的信號(hào)放大電路一、對(duì)渦流傳感器所檢測(cè)的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大處理的信號(hào)放大電路二、與信號(hào)放大電路二相接的控制電路、由所述控制電路進(jìn)行控制的報(bào)警單元和與信號(hào)放大電路二相接的顯示器；所述渦流傳感器由一個(gè)激勵(lì)線圈和一個(gè)測(cè)量線圈組成；所述正弦函數(shù)發(fā)生器接信號(hào)放大電路一，信號(hào)放大電路一的兩個(gè)輸出端分別與激勵(lì)線圈的兩端相接，測(cè)量線圈的兩端分別與信號(hào)放大電路二的兩個(gè)輸入端相接，所述控制電路接報(bào)警單元。所述激勵(lì)線圈由u形磁芯和纏繞在所述u形磁芯中部的線圈組成，所述測(cè)量線圈由I形磁芯和纏繞在所述I形磁芯中部的線圈組成，所述測(cè)量線圈位于激勵(lì)線圈的下方中部且二者呈正交分布，測(cè)量線圈的直徑小于激勵(lì)線圈的直徑。所述測(cè)量線圏的線圈匪數(shù)、測(cè)量線圏的線圏直徑以及激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈間的間距H為通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法確定的最佳參數(shù)組合。所述測(cè)量線圈的線圈匝數(shù)為300匝，測(cè)量線圈的直徑為0.9mm，激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈間的間距H為2mm,激勵(lì)線圈的直徑為9mm。所述激勵(lì)線圈和一個(gè)測(cè)量線圈安裝在一能倒扣在鋼軌上的外部殼體內(nèi)，所述外部殼體下部設(shè)置有與鋼軌的上部結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的凹槽。所述外部殼體為U形外殼，所述激勵(lì)線圈和一個(gè)測(cè)量線圈均安裝在U形外殼內(nèi)且均安裝在U形外殼上部中部，所述U形外殼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與鋼軌的上部結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。所述U形外殼的內(nèi)部左右兩側(cè)分別設(shè)置有一個(gè)能在鋼軌的上部側(cè)壁上前后移動(dòng)的固定輪，U形外殼的內(nèi)部上方設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)能在鋼軌上表面上前后移動(dòng)的導(dǎo)向輪，U形外殼的外部上方設(shè)置有一帶動(dòng)U形外殼沿鋼軌前后移動(dòng)的手扶支桿；所述手扶支桿中部安裝有一電源箱，所述正弦函數(shù)發(fā)生器、信號(hào)放大電路一、信號(hào)放大電路二和報(bào)警單元均設(shè)置在一電路板上，所述電路板和供電電源均安裝在電源箱內(nèi)。所述正弦函數(shù)發(fā)生器為能產(chǎn)生頻率為10-lOOKHz的正弦波信號(hào)的芯片ICL8038。所述信號(hào)放大電路一由前級(jí)電壓放大電路一和與所述前級(jí)電壓放大電路一相接的后級(jí)功率放大電路組成；所述控制電路為電壓比較器。所述信號(hào)放大電路二由前級(jí)電壓放大電路二和由芯片AD620組成的后級(jí)檢測(cè)信號(hào)放大電路組成，所述前級(jí)電壓放大電路二接后級(jí)檢測(cè)信號(hào)放大電路。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、設(shè)計(jì)合理且體積小、重量輕、便于攜帶，并配備有獨(dú)立電源，外型尺寸<230mmx75mmxl20mm;重量<2.5kg。2、對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，具體是在傳感器的外部殼體上設(shè)置凹槽且使得該凹槽與鋼軌結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，即與工字形鋼軌嵌套使用，因而檢測(cè)更加全面快速。3、檢測(cè)時(shí)無須對(duì)鋼軌打磨或?qū)Ρ砻孢M(jìn)行除污去銹處理，能直接穿透鋼軌表面的油漆等防腐層進(jìn)行探測(cè)。4、靈敏度高且使用操作簡便，一般人員簡單學(xué)習(xí)即能使用，對(duì)檢測(cè)員技術(shù)水平要求不高，不同于傳統(tǒng)的定期、高費(fèi)用檢測(cè)。本作品只要求巡道工人在兩列火車通過的時(shí)間間隙，手持儀器以正常步幅推動(dòng)傳感器在鋼軌上滑行，如果檢測(cè)到超出安全標(biāo)準(zhǔn)的裂縫則顯示器會(huì)顯示其相對(duì)大小，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，巡道工及時(shí)釆取行動(dòng)以防發(fā)生交通事故。5、適用面廣，適合于各種惡劣環(huán)境下工作，并且對(duì)于一般的鐵磁性材料均可檢測(cè)，具有較廣泛的實(shí)用價(jià)值。6、對(duì)鋼軌損傷進(jìn)行檢測(cè)的渦流傳感器即檢測(cè)探頭而言，影響傳感器性能的因素有很多，主要有激勵(lì)線圏、測(cè)量線圈匝數(shù)、激勵(lì)線圈與測(cè)量線圈之間的相對(duì)距離、測(cè)量線圈直徑等，本實(shí)用新型中釆用正交試驗(yàn)法處理上述諸多因素的確定問題，因而能快速準(zhǔn)確地獲得傳感器參數(shù)的最佳組合，使傳感器達(dá)到最好性能。7、由于鋼軌長期裸露在野外，工作環(huán)境十分惡劣，與其他檢測(cè)方法相比，渦流探傷技術(shù)對(duì)表面裂紋靈敏度較高，不受工件表面涂層和潮濕等不利因素的影響，且結(jié)構(gòu)輕便，因此更適合鋼軌檢測(cè)。本實(shí)用新型充分利用渦流檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，使檢測(cè)靈敏度提高了10%，同時(shí)使用長把手即手扶支桿，減小了巡道工人的工作強(qiáng)度，檢測(cè)速度提高了30%,重量減輕20%左右。8、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有很高的應(yīng)用前景，本實(shí)用新型能完全滿足目前國內(nèi)鐵路日常檢測(cè)的需要，極大地提高鐵路運(yùn)行安全性。如投入生產(chǎn)使用，則會(huì)節(jié)省大筆的進(jìn)口設(shè)備的費(fèi)用。例如目前進(jìn)口的一臺(tái)超聲波檢測(cè)儀器的價(jià)格大約為10000元，而本作品的成本僅為3000元，按6000元的價(jià)格出售則可節(jié)省大約4000元，具有廣泛的應(yīng)用前景。綜上所述，本實(shí)用新型應(yīng)用渦流探傷的基本原理，且釆用正交試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)制作了一種精細(xì)的用于提取微弱的裂紋信號(hào)的渦流傳感器，再由后臺(tái)放大器放大，并在顯示器上同步顯示裂紋缺陷的相對(duì)大小，且相應(yīng)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了防患于未然的目的。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖l為本實(shí)用新型的電路框圖。圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。圖3為本實(shí)用新型的使用狀態(tài)參考圖。圖4為本實(shí)用新型渦流傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖附圖標(biāo)記說明l一渦流傳感器；2—正弦函數(shù)發(fā)生器；5—電壓比較器；8—固定輪；ll一電源箱；14—鋼軌；l-l一激勵(lì)線圏；3—信號(hào)放大電路一；6—報(bào)警單元；9一導(dǎo)向輪；12—供電電源；15—LCD顯示器。-2—測(cè)量線圈；4一信號(hào)放大電路二；7—U形外殼；IO—手扶支桿；13—底座；具體實(shí)施方式如圖l、圖2及圖3所示，本實(shí)用新型包括為各用電單元進(jìn)行供電的供電電源12、對(duì)鋼軌損傷進(jìn)行檢測(cè)的表面放置式渦流傳感器1、為渦流傳感器1提供激勵(lì)源的正弦函數(shù)發(fā)生器2、對(duì)正弦函數(shù)發(fā)生器2所產(chǎn)生的正弦波信號(hào)進(jìn)行放大處理的信號(hào)放大電路一3、對(duì)渦流傳感器1所檢測(cè)的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大處理的信號(hào)放大電路二4、與信號(hào)放大電路二4相接的控制電路、由所述控制電路進(jìn)行控制的報(bào)警單元6和與信號(hào)放大電路二4相接的顯示器。所述渦流傳感器1由一個(gè)激勵(lì)線圈1-1和一個(gè)測(cè)量線圈1-2組成。所述正弦函數(shù)發(fā)生器2接信號(hào)放大電路一3,信號(hào)放大電路一3的兩個(gè)輸出端分別與激勵(lì)線圈1-1的兩端相接，測(cè)量線圈1-2的兩端分別與信號(hào)放大電路二4的兩個(gè)輸入端相接，所述控制電路接報(bào)警單元6。所述顯示器為LCD顯示器15。結(jié)合圖4,所述激勵(lì)線圈1-1由U形磁芯和纏繞在所述U形磁芯中部的線圈組成，所述測(cè)量線圈1-2由I形磁芯和纏繞在所述I形磁芯中部的線圈組成，所述測(cè)量線圈l-2位于激勵(lì)線圏1-1的下方中部且二者呈正交分布，測(cè)量線圈1-2的直徑小于激勵(lì)線圈1-1的直徑。其中，激勵(lì)線圈1-1兩端加激勵(lì)電壓Ui,測(cè)量線圈1-2兩端為感應(yīng)輸出電壓Uo。所述測(cè)量線圈l-2的線圈匝數(shù)、測(cè)量線圈1-2的線圈直徑以及激勵(lì)線圈l-l和測(cè)量線圈I-2間的間距H為通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法確定的最佳參數(shù)組合。其具體確定方法如下首先，對(duì)渦流傳感器1的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行初步分析，主要有激勵(lì)線圈1-1、測(cè)量線圈1-2的匝數(shù)，測(cè)量線圈1-2和激勵(lì)線圈1-1之間的相對(duì)距離H,測(cè)量線圈1-2的直徑等。這些參數(shù)對(duì)傳感器各性能影響各不相同，且影響并非相互獨(dú)立。其中，測(cè)量線圈1-2的尺寸要盡可能地小，因?yàn)闇y(cè)量線圈越小，就越能夠接近工件缺陷即鋼軌14上的缺陷，也就能更好地提取工件即鋼軌14上的裂紋缺陷信號(hào)。但測(cè)量線圈l-2太小，則會(huì)加大渦流傳感器l的制作難度，因而應(yīng)取適當(dāng)參數(shù)值。所述激勵(lì)線圈l-l相對(duì)于測(cè)量線圏1-2的尺寸要足夠大，這樣感應(yīng)電流相對(duì)于小尺寸的感應(yīng)線圈可近似視為沿單一方向的直線流動(dòng)，感應(yīng)線圈附近的磁力線方向亦近似趨于一致。當(dāng)被檢測(cè)工件即鋼軌14上無缺陷時(shí)，穿過兩個(gè)感應(yīng)線圏的磁通量最少；當(dāng)因缺陷存在引起電流擾動(dòng)而導(dǎo)致磁通變化時(shí)，即使是微弱的變化，感應(yīng)線圈也能很靈敏地測(cè)出。測(cè)量線圈1-2和激勵(lì)線圈1-1間的間距H也是渦流傳感器1設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)，它會(huì)影響到傳感器的靈敏度。H過大，將會(huì)增大激勵(lì)線圈1-1與工件即鋼軌14之間的距離，減小工件上的感應(yīng)渦流，從而降低傳感器的檢測(cè)靈敏度；H過小，又會(huì)增強(qiáng)提離效應(yīng)。故H值應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)適當(dāng)選取?？傊?，傳感器直徑較小時(shí)，磁通量也小，檢測(cè)深度就會(huì)相應(yīng)較小，為了增加檢測(cè)深度，可以增大傳感器的直徑，但是傳感器直徑增大，必定降低對(duì)短小缺陷的檢測(cè)靈敏度。因而，一個(gè)最好的傳感器往往是在達(dá)到最大的透入深度、最大靈敏度、最小的分辨力以及最小的線圈直徑之間取得一個(gè)平衡。本實(shí)用新型中，渦流傳感器1的參數(shù)選取試驗(yàn)，是通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法探求測(cè)量線圈1-2的匝數(shù)、測(cè)量線圏1-2的直徑(即I形磁芯的直徑)、激勵(lì)線圈1-1與測(cè)量線圏1-2間的間距H三者以怎樣的參數(shù)組合時(shí)，渦流傳感器l的性能最好。由此可見，這項(xiàng)試驗(yàn)為多因素試驗(yàn)問題。所述測(cè)量線圈1-2的匝數(shù)、測(cè)量線圈1-2的直徑(即I形磁芯的直徑)、激勵(lì)線圈1-1與測(cè)量線圈1-2間的間距H，是上述正交試驗(yàn)的三個(gè)因素。設(shè)定測(cè)量線圈1-2匝數(shù)的三個(gè)水平分別為300匝、400匝和500匝，測(cè)量線圈1-2直徑的三個(gè)水平0.5mm、0.7mm和0.9mm，激勵(lì)線圈1-1與測(cè)量線圈1-2間的間距H的三個(gè)水平2mm、3mm合4mm。相應(yīng)地，表征渦流傳感器1性能好壞的指標(biāo)是靈敏度和提離效應(yīng)。試驗(yàn)步驟如下第一步、正交試驗(yàn)的安排正交試驗(yàn)的進(jìn)行首先需要一張正交表，正交表是已經(jīng)制作好的規(guī)格化的表，是正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本工具。由于本次試驗(yàn)是3因素3水平試驗(yàn)，因而選擇"(34)正交表，見表1:表lU(30正交表1234111322211133123412215223363212713138232293331再根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，確定試驗(yàn)指標(biāo)，然后決定影響試驗(yàn)指標(biāo)的主要因素以及選取各因素的水平后，列出因素水平表，如表2所示表2因素水平表因素測(cè)量線圈1-1匝數(shù)，記為A測(cè)量線圈1-2直徑，記為B激勵(lì)線圈1-1與測(cè)量線圈1-2間距H，記為Cl水平AJOO匪BiO.5mmCi2mm2水平A2400匪B20.7mmC23mm3水平A3500臣B30.9mmC34mm用表1中所表示的U(34)正交表安排試驗(yàn)的具體過程如下:第1列為測(cè)量線圈1-2的匝數(shù)，在三個(gè)字碼"l"的位置都應(yīng)寫上300匪，即Al所在席位；在三個(gè)字碼"2"的位置都應(yīng)寫上400匪，即A2所在的席位；同理"3"位置都寫上500匝，即A3所在的席位。第2列為測(cè)量線圏1-2的直徑，在三個(gè)字碼"l，，的位置都應(yīng)寫上O.5mm，即B1所在席位；在三個(gè)字碼"2"的位置都寫上0.7mm,即B2所在席位；同理"3"位置都寫上0.9mm，即B3所在的席位。第3列的填法也同樣，第4列去除。這樣就得到本試驗(yàn)的試驗(yàn)方案表,如表3所示表3試驗(yàn)方案表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>第一步、最優(yōu)參數(shù)的確定:本次試驗(yàn)的大指標(biāo)是靈敏度，在示波器上表現(xiàn)為相位、衰減及示值幅度，實(shí)際上是多指標(biāo)試驗(yàn)。因而應(yīng)按多指標(biāo)試驗(yàn)方法處理試驗(yàn)結(jié)果，釆用綜合評(píng)分法進(jìn)行分析。試驗(yàn)選用表面光潔的A3鋼板制作鋼軌14的試樣，分別以孔傷與槽傷的相位、衰減及示值幅度作為試驗(yàn)指標(biāo)。在本實(shí)驗(yàn)中，檢驗(yàn)頻率調(diào)定為64kHz。儀器靈敏度的選擇以人工缺陷在記錄儀上的指示高度作為依據(jù)，它應(yīng)為記錄儀滿刻度的50%~60%。在本試驗(yàn)中靈敏度調(diào)定為57dB。相位選擇要考慮信噪比最大、能區(qū)別缺陷的種類和位置。在本次試驗(yàn)中，相位角調(diào)定為0°。經(jīng)試驗(yàn)后得出具體試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果表，如表4所示:表4<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>58由于第7號(hào)試驗(yàn)中，孔傷及槽傷的示值幅度皆為最高，可以評(píng)定為10分。測(cè)量線圈1-2的匝數(shù)有300匝、400匝和500匝三種，分別設(shè)定為條件Al、A2和A3。從表4中可以得出，在Al條件下，試驗(yàn)得分之和為6+6+5.5=17.5，其平均分Kl為5.83分；A2條件下的平均得分K2為6.43分；A3條件下的平均得分K3為7.16分；R為各分?jǐn)?shù)值中相差最大的兩值之差。同樣測(cè)量線圈1-2的直徑和兩線圈艱巨H也有三種組合，其具體得分見試驗(yàn)結(jié)果評(píng)分表，如表5所示表5試驗(yàn)結(jié)果評(píng)分表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>通過表5中的極差分析(R值結(jié)果)，可確定三個(gè)影響因素的主次，即測(cè)量線圈1-2的直徑對(duì)靈敏度的影響最大，是主要因素；兩線圏間距H次之，測(cè)量線圈1-2的匝數(shù)排在最后。從試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，在本試驗(yàn)中，第7號(hào)試驗(yàn)靈敏度最高。它的試驗(yàn)條件是A1B3C1,即測(cè)量線圈1-2的匝數(shù)為300匝，測(cè)量線圈1-2的直徑為O.9mm，兩線圈間距H為2mm,即得出傳感器最優(yōu)參數(shù)表，如表6所示<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>另外，所述u形磁芯和I形磁芯為錳鋅鐵氧體磁芯，其適用于信號(hào)頻率小于1MHz的信號(hào)檢測(cè)，聚磁效果較好，能很大程度提高渦流傳感器1的性能。因?yàn)楸砻娣胖檬絺鞲衅鲗俳佑|式測(cè)量，因而在渦流傳感器l底端設(shè)置有上磁屏蔽較小的耐磨鋼套，以增加渦流傳感器1的使用壽命。綜上所述，本實(shí)施例中，所述測(cè)量線圏1-2的線圈匝數(shù)為300匝，測(cè)量線圈1-2的直徑為0.9mm,激勵(lì)線圈1-1和測(cè)量線圏1-2間的間距H為2mm,激勵(lì)線圈1-1的直徑為9mm。所述激勵(lì)線圈1-1和一個(gè)測(cè)量線圈1-2安裝在一能倒扣在鋼軌14上的外部殼體內(nèi)，所述外部殼體下部設(shè)置有與鋼軌14的上部結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的凹槽。所述外部殼體為U形外殼7,所述激勵(lì)線圈1-1和一個(gè)測(cè)量線圈1-2均安裝在U形外殼7內(nèi)且均安裝在U形外殼7上部中部，所述U形外殼(7)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與鋼軌14的上部結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。本實(shí)施例中，所述U形外殼7的內(nèi)部左右兩側(cè)分別設(shè)置有一個(gè)能在鋼軌14的上部側(cè)壁上前后移動(dòng)的固定輪8，U形外殼7的內(nèi)部上方設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)能在鋼軌14上表面上前后移動(dòng)的導(dǎo)向輪9,U形外殼7的外部上方設(shè)置有一帶動(dòng)U形外殼7沿鋼軌14前后移動(dòng)的手扶支桿10。另外，手扶支桿IO底部固定在U形外殼7正上方所設(shè)置的底座13上，且手扶支桿10與底座13之間的連接方式為鉸接。所述手扶支桿10中部安裝有一電源箱11,所述正弦函數(shù)發(fā)生器2、信號(hào)放大電路一3、信號(hào)放大電路二4和報(bào)警單元6均設(shè)置在一電路板上，所述電路板和供電電源12均安裝在電源箱11內(nèi)。所述LCD顯示器15安裝在電源箱11的外表面上。所述導(dǎo)向輪9能保持渦流傳感器1到被測(cè)材料即鋼軌14間的距離相對(duì)恒定，并且能方便渦流傳感器1更快速地在鋼軌14上前進(jìn)；長約一米的手扶支桿10是為了方便巡道工人檢測(cè)而設(shè)計(jì)的。本實(shí)施例中，所述正弦函數(shù)發(fā)生器2為能產(chǎn)生頻率為10~lOOKHz的正弦波信號(hào)的芯片ICL8038。所述芯片ICL8038的第1和第12管腳分別接可變電阻W2和W3的活動(dòng)端，可變電阻W2的一固定端接+15V電源端且其另一固定端經(jīng)電阻R4后接-15V電源端，可變電阻W3的一固定端經(jīng)電阻R3后接+15V電源端且其另一固定端接-15V電源端。所述芯片ICL8038的第4和第5管腳分別經(jīng)電阻R2和Rl后接至可變電阻Wl的兩固定端，可變電阻W1的活動(dòng)端接+15V電源端，所述芯片ICL8038的第4管腳經(jīng)電容C5后接-15V電源端且其第11管腳接-15V電源端，芯片ICL8038的第7和第8管腳相接，芯片ICL8038的第3管腳為其輸出管腳。所述信號(hào)放大電路一3由前級(jí)電壓放大電路一和與所述前級(jí)電壓放大電路一相接的后級(jí)功率放大電路組成。所述前級(jí)電壓放大電路一為由芯片AD811組成的同相放大器，所述后級(jí)功率放大電路為由兩個(gè)功率二極管Dl和D2對(duì)接組成的乙類推挽功率放大電路。所述信號(hào)放大電路一3中，芯片AD811即Al的負(fù)相輸入端依次經(jīng)電阻R5和電容Cl后與芯片ICL8038的第3管腳相接且其負(fù)相輸入端和輸出端分別接至可變電阻W4的兩個(gè)固定端，芯片ICL8038的第7和第4管腳分別接+15V和-15V電源端，芯片AD811的正相輸入端接地。功率二極管Dl的陰極接和D2的陽極，功率二極管Dl的陽極經(jīng)電阻R6后接+15V電源端且其陽極接三極管Ql的基極，功率二極管D2的陰極經(jīng)電阻R7后接-15V電源端且其陰極接三極管Q2的基極，芯片ICL8038的輸出端接功率二極管D2的陽極，三極管Ql的發(fā)射極依次經(jīng)電阻R8和R9后接三極管Q2的集電極，所述三極管Ql的集電極和Q2的發(fā)射極分別接+15V和-15V電源端。所述電阻R8和R9的連接點(diǎn)且電容C2后輸出，該輸出信號(hào)為后級(jí)功率放大電路的輸出信號(hào)且其接激勵(lì)線圏l-l。所述信號(hào)放大電路二4由前級(jí)電壓放大電路二和由芯片AD620組成的后級(jí)檢測(cè)信號(hào)放大電路組成，所述前級(jí)電壓放大電路二接后級(jí)檢測(cè)信號(hào)放大電路。所述前級(jí)電壓放大電路二為由芯片AD811即A2組成的同相放大器。在信號(hào)放大電路二4中，所述芯片AD811的正相輸入端與測(cè)量線圈1-2相接且其負(fù)相輸入端與其輸出端相接，芯片AD811的第7和第4管腳分別接+15V和-15V電源端。所述芯片AD811的輸出端經(jīng)電容C3后接芯片AD620即A3的正相輸入端，芯片AD620的負(fù)相輸入端接-15V電源端且其第5管腳接地，芯片AD620的第7和第4管腳分別接+15V和-15V電源端且其第1管腳經(jīng)電阻R10后與其第8管腳相接。實(shí)際使用時(shí)，所述控制電路為電壓比較器5,當(dāng)渦流傳感器l未檢測(cè)到損傷時(shí)，檢測(cè)輸出的信號(hào)即信號(hào)放大電路二4得輸出信號(hào)應(yīng)為零的電壓信號(hào)；當(dāng)檢測(cè)到損傷時(shí)，信號(hào)放大電路二4會(huì)有電壓值較大的檢測(cè)信號(hào)輸出，利用電壓比較器5對(duì)發(fā)現(xiàn)的損傷進(jìn)行判斷，并啟動(dòng)由蜂鳴器BELL和發(fā)光二極管D10和Dll組成的報(bào)警單元6進(jìn)行報(bào)警。若設(shè)置電壓比較器5的比較電壓為OV,則對(duì)輕微的干擾信號(hào)就能夠報(bào)警，所以設(shè)置的報(bào)警電壓應(yīng)高于零點(diǎn)，同時(shí)略高于檢測(cè)到損傷后輸出電壓的最小值。由于干擾多來自漏磁和表面不平等原因，它所引起的信號(hào)輸出與檢測(cè)到的損傷信號(hào)相比是很小的，可使用二極管的導(dǎo)通電壓來作此處的比較電壓。本實(shí)施例中，首先將信號(hào)放大電路二4經(jīng)由二級(jí)管D3-D6組成的整流電路后送至芯片AD811即A4的正相輸入端，此處芯片AD811的第7和第4管腳分別接+15V和-15V電源端，芯片AD811的負(fù)相輸入端分別經(jīng)電阻Rll和二極管D7后接+15V電源端和接地，芯片AD811的輸出端分別接蜂鳴器BELL的正電源輸入端和與非門的一輸入端切其輸出端經(jīng)發(fā)光二極管DIO(紅色)后接地，蜂鳴器BELL的負(fù)電源輸入端和與非門的另一輸入端均接地，所述與非門的輸出端經(jīng)發(fā)光二極管Dll(綠色)后接地，并且芯片AD811的輸出端依次經(jīng)兩個(gè)對(duì)接的穩(wěn)壓管D8和D9后接地。釆用本實(shí)用新型對(duì)深度均為0.2mm,且寬度分別為0.2mm、0.5mm、1.Omm和1.5mm的直線拉痕即模擬裂紋的測(cè)試結(jié)果，如表7所示表7測(cè)試結(jié)果表<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>當(dāng)渦流傳感器1對(duì)完整的試樣即鋼軌14表面進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，LCD顯示器15的讀數(shù)為零，綠色發(fā)光二極管Dll發(fā)光；當(dāng)渦流傳感器1移動(dòng)至受損位置時(shí)，LCD顯示器15有一定讀數(shù)，當(dāng)受損位置的裂縫寬度超過一定限值時(shí)，紅色發(fā)光二極管D10發(fā)光，蜂鳴器BELL報(bào)警。測(cè)試過程中，隨著模擬裂紋的縫寬增大，LCD顯示器15讀數(shù)增大。當(dāng)模擬裂紋的縫寬為一定值時(shí)，LCD顯示器15上所顯示讀數(shù)亦為定值。綜上所述，本實(shí)用新型為了方便巡道工人在兩列火車通過的間隙對(duì)鋼軌14進(jìn)行檢測(cè)而設(shè)計(jì)的。其具體利用渦流感應(yīng)原理，使渦流傳感器l在試件即鋼軌14表面在交變磁場作用下會(huì)產(chǎn)生一定分布和大小的渦流，當(dāng)沒有裂紋時(shí)，渦流分布和大小保持不變；當(dāng)檢測(cè)到裂紋時(shí)，渦流分布和大小會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)凌化，測(cè)量線圈1-2感應(yīng)渦流反磁場的變化并通過LCD顯示器15把上述變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)顯示出來，以反映缺陷情況，當(dāng)裂縫寬度超過安全限制時(shí)蜂鳴器BELL報(bào)警。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其特征在于包括為各用電單元進(jìn)行供電的供電電源(12)、對(duì)鋼軌損傷進(jìn)行檢測(cè)的表面放置式渦流傳感器(1)、為渦流傳感器(1)提供激勵(lì)源的正弦函數(shù)發(fā)生器(2)、對(duì)正弦函數(shù)發(fā)生器(2)所產(chǎn)生的正弦波信號(hào)進(jìn)行放大處理的信號(hào)放大電路一(3)、對(duì)渦流傳感器(1)所檢測(cè)的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大處理的信號(hào)放大電路二(4)、與信號(hào)放大電路二(4)相接的控制電路、由所述控制電路進(jìn)行控制的報(bào)警單元(6)和與信號(hào)放大電路二(4)相接的顯示器；所述渦流傳感器(1)由一個(gè)激勵(lì)線圈(1-1)和一個(gè)測(cè)量線圈(1-2)組成；所述正弦函數(shù)發(fā)生器(2)接信號(hào)放大電路一(3)，信號(hào)放大電路一(3)的兩個(gè)輸出端分別與激勵(lì)線圈(1-1)的兩端相接，測(cè)量線圈(1-2)的兩端分別與信號(hào)放大電路二(4)的兩個(gè)輸入端相接，所述控制電路接報(bào)警單元(6)。2.按照權(quán)利要求l所述的一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其特征在于所述激勵(lì)線圈(1-1)由U形磁芯和纏繞在所述U形磁芯中部的線圏組成，所述測(cè)量線圈(1-2)由I形磁芯和纏繞在所述I形磁芯中部的線圈組成，所述測(cè)量線圈(1-2)位于激勵(lì)線圏(1-1)的下方中部且二者呈正交分布，測(cè)量線圈(1-2)的直徑小于激勵(lì)線圈(1-1)的直徑。3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其特征在于所述測(cè)量線圈(1-2)的線圈匝數(shù)、測(cè)量線圈(1-2)的線圏直徑以及激勵(lì)線圈(1-l)和測(cè)量線圈(1-2)間的間距H為通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法確定的最佳參數(shù)組合。4.按照權(quán)利要求3所述的一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其特征在于所述測(cè)量線圈(1-2)的線圈匝數(shù)為300匝，測(cè)量線圏(1-2)的直徑為0.9mm，激勵(lì)線圈(1-1)和測(cè)量線圈(1-2)間的間距H為2mm,激勵(lì)線圈(1-1)的直徑為9腿。5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其特征在于所述激勵(lì)線圈(1-1)和一個(gè)測(cè)量線圈(1-2)安裝在一能倒扣在鋼軌(14)上的外部殼體內(nèi)，所述外部殼體下部設(shè)置有與鋼軌(14)的上部結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的凹槽。6.按照權(quán)利要求5所述的一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其特征在于所述外部殼體為U形外殼(7)，所述激勵(lì)線圈(1-1)和一個(gè)測(cè)量線圏(1-2)均安裝在U形外殼(7)內(nèi)且均安裝在U形外殼(7)上部中部，所述U形外殼(7)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與鋼軌(14)的上部結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。7.按照權(quán)利要求6所述的一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其特征在于所述U形外殼(7)的內(nèi)部左右兩側(cè)分別設(shè)置有一個(gè)能在鋼軌(H)的上部側(cè)壁上前后移動(dòng)的固定輪(8)，U形外殼(7)的內(nèi)部上方設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)能在鋼軌(14)上表面上前后移動(dòng)的導(dǎo)向輪(9),U形外殼(7)的外部上方設(shè)置有一帶動(dòng)U形外殼(7)沿鋼軌(14)前后移動(dòng)的手扶支桿(10);所述手扶支桿(10)中部安裝有一電源箱(11)，所述正弦函數(shù)發(fā)生器(2)、信號(hào)放大電路一(3)、信號(hào)放大電路二(4)和報(bào)警單元(6)均設(shè)置在一電路板上，所述電路板和供電電源(12)均安裝在電源箱(11)內(nèi)。8.按照權(quán)利要求1或2所述的一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其特征在于所述正弦函數(shù)發(fā)生器(2)為能產(chǎn)生頻率為10~100KHz的正弦波信號(hào)的芯片ICL8038。9.按照權(quán)利要求1或2所述的一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其特征在于所述信號(hào)放大電路一(3)由前級(jí)電壓放大電路一和與所述前級(jí)電壓放大電路一相接的后級(jí)功率放大電路組成；所述控制電路為電壓比較器(5)。10.按照權(quán)利要求1或2所述的一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，其特征在于所述信號(hào)放大電路二(4)由前級(jí)電壓放大電路二和由芯片AD620組成的后級(jí)檢測(cè)信號(hào)放大電路組成，所述前級(jí)電壓放大電路二接后級(jí)檢測(cè)信號(hào)放大電路。專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于鋼軌檢測(cè)的便攜式渦流探傷儀，包括為各用電單元進(jìn)行供電的供電電源、對(duì)鋼軌損傷進(jìn)行檢測(cè)的表面放置式渦流傳感器、為渦流傳感器提供激勵(lì)源的正弦函數(shù)發(fā)生器、對(duì)正弦函數(shù)發(fā)生器所產(chǎn)生的正弦波信號(hào)進(jìn)行放大處理的信號(hào)放大電路一、對(duì)渦流傳感器所檢測(cè)的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大處理的信號(hào)放大電路二、與信號(hào)放大電路二相接的控制電路、由所述控制電路進(jìn)行控制的報(bào)警單元和與信號(hào)放大電路二相接的顯示器；所述渦流傳感器由一個(gè)激勵(lì)線圈和一個(gè)測(cè)量線圈組成。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、靈敏度高且便于攜帶、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，能有效解決鋼軌損傷探測(cè)問題。文檔編號(hào)G01N27/90GK201429586SQ20092003361公開日2010年3月24日申請(qǐng)日期2009年6月19日優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日發(fā)明者趙振剛,趙文博,馬旺宇申請(qǐng)人:長安大學(xué)