本發(fā)明涉及無損檢測領(lǐng)域，尤其是有關(guān)車輪產(chǎn)品超聲波檢測試塊及測試方法。

背景技術(shù)：

低地板車自1984年問世以來，目前世界上已有30多個國家140多個城市采用了低地板車交通系統(tǒng)。2011年以來，在國內(nèi)已開通城軌交通的城市中，長春和沈陽地鐵采用了低地板現(xiàn)代有軌電車。作為低地板現(xiàn)代有軌電車走行部分關(guān)鍵部件，彈性車輪的質(zhì)量好壞直接關(guān)系列車的運(yùn)行安全，彈性車輪在金屬間鑲嵌橡膠阻尼原件，使金屬脫離直接接觸。能有效降低城市軌道交通車輛行駛中產(chǎn)生的振動和噪聲，減少輪軌間的沖擊，降低車輪的磨耗，提高行駛里程等功能。

目前國內(nèi)生產(chǎn)的彈性車輪經(jīng)過近十年左右的運(yùn)行，目前已到檢修階段。但由于低地板有軌電車在國內(nèi)使用時間并不長，沒有現(xiàn)成的彈性車輪超聲檢測工藝。而國外如阿爾斯通、西門子、龐巴迪等公司均未對外公開其檢測手段。故而只能參照國內(nèi)大鐵路機(jī)車車輛車輪的檢測方法，每次檢測都需要使用CSK-ⅠA、CS-1-5、DB-H1、RB-2、LG-1～9等標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行探頭檢測比例、入射點(diǎn)、前沿距離、折射角度、分辨力的測定及DAC曲線的制作，試塊攜帶極不方便。之前有人發(fā)明了超聲波探傷探頭性能檢定試塊及其測試方法，該發(fā)明能夠?qū)ζ矫嫘托碧筋^入射點(diǎn)、前沿距離、探頭角度進(jìn)行測定，以及進(jìn)行檢測比例和斜探頭DAC曲線制作。但對于低地板有軌電車車輪的檢測來說，該發(fā)明還存在下列問題：

a、只能用于平面斜探頭，而彈性車輪超聲檢測用橫波斜探頭為弧面，該試塊無法使用；

b、該試塊所測橫波斜探頭角度方法為采用公式間接計算得出，計算繁瑣，不直觀；

c、彈性車輪檢測橫波探頭對缺陷的分辨力要求高，而該試塊不能進(jìn)行橫波斜探頭分辨力的測試；

d、彈性車輪超聲檢測除了使用橫波斜探頭外，還需使用縱波雙晶直探頭，而該試塊無法進(jìn)行雙晶直探頭檢測比例及DAC曲線的制作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多種標(biāo)準(zhǔn)試塊功能、檢測效率高的低地板有軌電車車輪超聲檢測樣塊。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種快速、準(zhǔn)確、檢測效率高的低地板有軌電車車輪超聲檢測樣塊的測試方法。

為了達(dá)到上述第一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種低地板有軌電車車輪超聲檢測樣塊，包括連成一體的環(huán)形本體和弧型扇體，所述環(huán)形本體具有正面、上弧面、左端面、右端面、背面和下弧面，弧形扇體包括第一弧形扇體和第二弧形扇體，第一弧形扇體和第二弧形扇體同心同向疊置于環(huán)形本體的背面上，第一弧形扇體具有第一圓弧反射面，第二弧形扇體具有第二圓弧反射面，在環(huán)形本體上設(shè)有若干個貫穿正面和背面的臺階橫孔、若干個開口位于下弧面且孔底距上弧面的最短距離各不相同的平底盲孔和1個貫穿正面和背面的檢測比例調(diào)節(jié)孔，在正面上的與上弧面相鄰處均具有若干組角度刻線，在第一弧形扇體上具有通過弧型扇體圓心的豎刻線。

所述環(huán)形本體的正面、左端面、右端面和背面均為平面。

所述環(huán)形本體的上弧面和下弧面為同心弧面，圓心角為90°±1°，環(huán)形本體1的上弧長為518 mm±0.5 mm、下弧長為424 mm±0.5 mm、高度為90mm±0.5 mm、厚度為60mm±0.5 mm。

所述第一弧形扇體的半徑是第二弧形扇體的半徑的一半，第一弧形扇體和第二弧形扇體的厚度相同。

所述第一弧形扇體的半徑為40mm±0.5 mm、厚度為15mm±0.5 mm，第二弧形扇體的半徑為80mm±0.5 mm、厚度為15mm±0.5 mm，所述第一弧形扇體和第二弧形扇體的上弧面與環(huán)形本體的上弧面處于同一弧面，所述弧形扇體的圓心位于環(huán)形本體的上弧面中心處，第一弧形扇體的第一圓弧反射面和第二弧形扇體的第二圓弧反射面均為凸圓弧面。

所述環(huán)形本體上的臺階橫孔有五個，每個臺階橫孔的臺階高度均為3mm±0.5 mm，每個臺階橫孔的中心線均垂直于環(huán)形本體的正面和背面，各臺階橫孔的中心線距上弧面的最短距離均不同。

所述臺階橫孔包括孔徑為Ф9mm±0.5 mm、長度為20mm±0.5 mm的前部和孔徑為Ф3mm±0.5 mm、長度為40mm±0.5 mm的后部，各臺階橫孔的中心線距上弧面的最短距離為等差數(shù)列，分別為45mm±0.5 mm、35mm±0.5 mm、25mm±0.5 mm、15mm±0.5 mm、5mm±0.5 mm，右邊第一個臺階橫孔的中心線所在的豎直面與右端面的夾角為35°±1°，其它相鄰的臺階橫孔，從其中心點(diǎn)至上弧面圓心的連線之間的夾角均為10°±1°。

所述環(huán)形本體上有六個平底盲孔，各平底盲孔的直徑均為Ф3mm±0.5 mm，平底盲孔的中心線垂直于樣塊本體的下弧面。

各平底盲孔的孔底面距上弧面的最短距離為等差數(shù)列，分別為5mm±0.5 mm、15mm±0.5 mm、25mm、35mm±0.5 mm、45mm±0.5 mm、55mm±0.5 mm，右邊第一個平底盲孔中心線與其在右端面上的投影線之間的角度為5°±1°，其它相鄰的平底盲孔中心線之間的角度均為5°±1°，各平底盲孔的中心線在上弧面的投影位于環(huán)形本體的厚度的中線上。

所述環(huán)形本體上的檢測比例調(diào)節(jié)孔為一個臺階孔，所述檢測比例調(diào)節(jié)孔臺階前段外圓面到上弧面最短距離為臺階后段外圓面到上弧面最短距離的一半。

所述檢測比例調(diào)節(jié)孔包括孔徑為Ф50mm±0.5 mm、長度為30mm±0.5 mm的前部和孔徑為Ф10mm±0.5 mm、長度為30mm±0.5 mm的后部，檢測比例調(diào)節(jié)孔的中心點(diǎn)與上弧面圓心的連線與其在左端面上投影線之間的夾角為8°±1°。

所述環(huán)形本體的正面上具有五組角度刻線，第一刻線組對應(yīng)角度值范圍為35°～45°，第二刻線組對應(yīng)角度值范圍為45°～55°，第三刻線組對應(yīng)角度值范圍為55°～65°，第四刻線組對應(yīng)角度值范圍為65°～72°，第五刻度線組對應(yīng)角度值范圍為72°～80°。

本發(fā)明的樣塊外圓表面曲率與橫波斜探頭曲率相同，確保耦合良好，提高檢測精度；并且能進(jìn)行橫波斜探頭入射點(diǎn)、前沿距離、檢測比例、折射角度、分辨力的測試、DAC曲線的制作；還能對縱波雙晶直探頭進(jìn)行檢測比例及DAC曲線的制作。無需配備CSK-ⅠA、CS-1-5、DB-H1、RB-2、TC-W、LG-1～9等標(biāo)準(zhǔn)試塊，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了所有上述標(biāo)準(zhǔn)試塊的功能，節(jié)約了檢測成本，提高了檢測效率，實(shí)現(xiàn)降本增效。本發(fā)明可采用實(shí)物車輪鋼（如ER9）制作，能夠消除因材料不同造成的檢測誤差。

為了達(dá)到上述第二目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種低地板有軌電車車輪超聲檢測樣塊的測試方法，采用上述任一的低地板有軌電車車輪超聲檢測樣塊，橫波斜探頭入射點(diǎn)及前沿距離的測試：將探頭置于環(huán)形本體的上弧面之上，移動探頭，將第二弧形扇體的弧面最高反射波調(diào)整到熒光屏垂直高度的80％，第一弧形扇體的豎刻線在探頭縱向投影位置即為探頭入射點(diǎn)；用刻度尺量取探頭入射點(diǎn)與探頭前端的長度a，即為探頭前沿距離。

橫波斜探頭檢測比例的調(diào)節(jié)：將探頭置于環(huán)形本體的上弧面之上，移動探頭，將第一弧形扇體的弧面最高反射波調(diào)整到熒光屏垂直高度的80％，位于水平刻度第n格，n=1、2、3、4、5，同時移動探頭，將第二弧形扇體的弧面反射波調(diào)整到位于水平刻度第2n格處，橫波斜探頭檢測比例調(diào)節(jié)完畢。

橫波斜探頭折射角度的測試：將探頭置于環(huán)形本體的上弧面之上刻線為35°～45°處，移動探頭，找到右邊第一個臺階橫孔長度為20mm部分、孔徑為Ф9mm橫孔最高反射波，此時探頭入射點(diǎn)處對應(yīng)刻線的角度值，即為該探頭的折射角度。

橫波斜探頭分辨力的測試：將探頭置于環(huán)形本體的上弧面之上刻線為35°～45°處，移動探頭，同時找到右邊第一個臺階橫孔長度為20mm部分、孔徑為Ф9mm橫孔反射波，以及右邊第一個臺階橫孔長度為20mm部分、孔徑為Ф3mm橫孔反射波，將兩波的波峰調(diào)至相同高度h1，為示波器滿屏高度的20%～30%，此時兩波之間波谷的高度為h2；保持探頭位置不變，通過調(diào)節(jié)儀器增益值Δ將h2高度調(diào)至h1高度，所調(diào)節(jié)的增益值Δ即為該探頭的分辨力。

橫波斜探頭DAC曲線的制作：在進(jìn)行DAC曲線制作時，采用臺階橫孔長度為40mm部分的孔徑為Ф3mm橫孔進(jìn)行DAC曲線繪制，將橫波探頭置于環(huán)形本體的上弧面之上刻線為35°～45°處，分別使五個臺階橫孔的最高反射回波調(diào)為熒光屏滿幅的80％高度，同時記錄不同孔的dB值和深度值，以dB值為縱坐標(biāo)，深度值為橫坐標(biāo)，將記錄的各點(diǎn)連成平滑曲線，并延伸至整個探測范圍，即可得所測探頭DAC曲線。

縱波雙晶直探頭檢測比例的調(diào)節(jié)：將探頭置于環(huán)形本體的上弧面之上，移動探頭，將檢測比例調(diào)節(jié)孔的孔徑為Ф50mm部分橫孔最高反射波調(diào)整到熒光屏垂直高度的80％，位于水平刻度第n格，n=1、2、3、4、5，同時移動探頭，將孔徑為Ф10mm部分橫孔反射波調(diào)整到位于水平刻度第2n格處，縱波雙晶直探頭檢測比例調(diào)節(jié)完畢。

縱波雙晶直探頭DAC曲線的制作：在進(jìn)行DAC曲線制作時，采用平底盲孔進(jìn)行DAC曲線繪制，將縱波探頭置于環(huán)形本體的上弧面之上右邊第3個平底盲孔處，分別使六個平底盲孔的最高反射回波調(diào)為熒光屏滿幅的80％高度，同時記錄不同孔的dB值和深度值，以dB值為縱坐標(biāo)，深度值為橫坐標(biāo)，將記錄的各點(diǎn)連成平滑曲線，并延伸至整個探測范圍，即可得所測探頭DAC曲線。

采用上述方法后，本發(fā)明能夠簡單直觀地測試折射角在35°～80°范圍內(nèi)的橫波斜探頭入射點(diǎn)、前沿距離、折射角度、分辨力的測試及檢測比例調(diào)節(jié)、制作橫波探頭DAC曲線，以及縱波雙晶直探頭檢測比例調(diào)節(jié)及DAC曲線制作，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，具有快速、準(zhǔn)確、檢測效率高的特點(diǎn)。

附圖說明

以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明的低地板有軌電車車輪超聲檢測樣塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為圖1的仰視圖；

圖4為圖1的后視圖；

圖5為圖1中的臺階橫孔的位置分布圖；

圖6為圖1中的平底盲孔的位置分布圖；

圖7為圖1中的檢測比例調(diào)節(jié)孔的位置分布圖；

圖8、圖9分別為本發(fā)明在進(jìn)行橫波斜探頭入射點(diǎn)及前沿距離測試時的狀態(tài)示意圖；

圖10、圖11分別為本發(fā)明在進(jìn)行橫波斜探頭檢測比例調(diào)節(jié)時的狀態(tài)示意圖；

圖12、圖13分別為本發(fā)明在進(jìn)行橫波斜探頭折射角度測試時的狀態(tài)示意圖；

圖14、圖15分別為本發(fā)明在進(jìn)行橫波斜探頭分辨力測試時的狀態(tài)示意圖；

圖16、圖17分別為本發(fā)明在進(jìn)行橫波斜探頭DAC曲線制作時的狀態(tài)示意圖；

圖18為本發(fā)明在進(jìn)行縱波雙晶直探頭檢測比例調(diào)節(jié)時的狀態(tài)示意圖；

圖19為本發(fā)明在進(jìn)行縱波雙晶直探頭DAC曲線制作時的狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-4所示，本發(fā)明的一種低地板有軌電車車輪超聲檢測樣塊，包括連成一體的環(huán)形本體1和弧型扇體2，所述環(huán)形本體1具有正面1-1、上弧面1-2、左端面1-3、右端面1-4、背面1-5和下弧面1-6，弧形扇體2包括第一弧形扇體2-1和第二弧形扇體2-2，第一弧形扇體2-1和第二弧形扇體2-2同心同向疊置于環(huán)形本體1的背面1-5上，第一弧形扇體2-1具有第一圓弧反射面2-3，第二弧形扇體2-2具有第二圓弧反射面2-4，在環(huán)形本體1上設(shè)有若干個貫穿正面1-1和背面1-5的臺階橫孔3、若干個開口位于下弧面1-6且孔底距上弧面1-2的最短距離各不相同的平底盲孔4和1個貫穿正面1-1和背面1-5的檢測比例調(diào)節(jié)孔5，在正面1-1上的與上弧面1-2相鄰處均具有若干組角度刻線6，在第一弧形扇體2-1上具有通過弧型扇體2圓心的豎刻線7。

如圖1-4所示，所述環(huán)形本體1的正面1-1、左端面1-3、右端面1-4和背面1-5均為平面。

如圖6、7所示，所述環(huán)形本體1的上弧面1-2和下弧面1-6為同心弧面，圓心角為90°±1°，環(huán)形本體1的上弧長為518 mm±0.5 mm、下弧長為424 mm±0.5 mm、高度為90mm±0.5 mm、厚度為60mm±0.5 mm。

如圖2、3、4所示，所述第一弧形扇體2-1的半徑是第二弧形扇體2-2的半徑的一半，第一弧形扇體2-1和第二弧形扇體2-2的厚度相同。

如圖2、3、4所示，所述第一弧形扇體2-1的半徑為40mm±0.5 mm、厚度為15mm±0.5 mm，第二弧形扇體2-2的半徑為80mm±0.5 mm、厚度為15mm±0.5 mm，所述第一弧形扇體2-1和第二弧形扇體2-2的上弧面與環(huán)形本體1的上弧面1-2處于同一弧面，所述弧形扇體2的圓心位于環(huán)形本體1的上弧面1-2中心處，第一弧形扇體2-1的第一圓弧反射面2-3和第二弧形扇體2-2的第二圓弧反射面2-4均為凸圓弧面。

如圖1、2、5所示，所述環(huán)形本體1上的臺階橫孔3有五個，每個臺階橫孔3的臺階高度均為3mm±0.5 mm，每個臺階橫孔3的中心線均垂直于環(huán)形本體1的正面1-1和背面1-5，各臺階橫孔3的中心線距上弧面1-2的最短距離均不同。

如圖1、2、5所示，所述臺階橫孔3包括孔徑為Ф9mm±0.5 mm、長度為20mm±0.5 mm的前部和孔徑為Ф3mm±0.5 mm、長度為40mm±0.5 mm的后部，各臺階橫孔3的中心線距上弧面1-2的最短距離為等差數(shù)列，分別為45mm±0.5 mm、35mm±0.5 mm、25mm±0.5 mm、15mm±0.5 mm、5mm±0.5 mm，右邊第一個臺階橫孔3的中心線所在的豎直面與右端面1-4的夾角為35°±1°，其它相鄰的臺階橫孔3，從其中心點(diǎn)至上弧面1-2圓心的連線之間的夾角均為10°±1°。

如圖1、2、6所示，所述環(huán)形本體1上有六個平底盲孔4，各平底盲孔4的直徑均為Ф3mm±0.5 mm，平底盲孔4的中心線垂直于樣塊本體1的下弧面1-6。

如圖1、2、6所示，各平底盲孔4的孔底面距上弧面1-2的最短距離為等差數(shù)列，分別為5mm±0.5 mm、15mm±0.5 mm、25mm、35mm±0.5 mm、45mm±0.5 mm、55mm±0.5 mm，右邊第一個平底盲孔4中心線與其在右端面1-4上的投影線之間的角度為5°±1°，其它相鄰的平底盲孔4中心線之間的角度均為5°±1°，各平底盲孔4的中心線在上弧面1-2的投影位于環(huán)形本體1的厚度的中線上。

如圖1、2、7所示，所述環(huán)形本體1上的檢測比例調(diào)節(jié)孔5為一個臺階孔，所述檢測比例調(diào)節(jié)孔5臺階前段外圓面到上弧面1-2最短距離為臺階后段外圓面到上弧面1-2最短距離的一半。

如圖1、2、7所示，所述檢測比例調(diào)節(jié)孔5包括孔徑為Ф50mm±0.5 mm、長度為30mm±0.5 mm的前部和孔徑為Ф10mm±0.5 mm、長度為30mm±0.5 mm的后部，檢測比例調(diào)節(jié)孔5的中心點(diǎn)與上弧面1-2圓心的連線與其在左端面1-3上投影線之間的夾角為8°±1°。

如圖1所示，所述環(huán)形本體的正面上具有五組角度刻線，第一刻線組對應(yīng)角度值范圍為35°～45°，第二刻線組對應(yīng)角度值范圍為45°～55°，第三刻線組對應(yīng)角度值范圍為55°～65°，第四刻線組對應(yīng)角度值范圍為65°～72°，第五刻度線組對應(yīng)角度值范圍為72°～80°。

本發(fā)明的低地板有軌電車車輪超聲檢測樣塊的測試方法，橫波斜探頭入射點(diǎn)及前沿距離的測試：如圖8、9所示，在進(jìn)行測試時，將探頭置于環(huán)形本體1的上弧面1-2之上，移動探頭，將第二弧形扇體2-2的弧面最高反射波調(diào)整到熒光屏垂直高度的80％，第一弧形扇體2-1的豎刻線7在探頭縱向投影位置即為探頭入射點(diǎn)；用刻度尺量取探頭入射點(diǎn)與探頭前端的長度a，即為探頭前沿距離。

橫波斜探頭檢測比例的調(diào)節(jié)：如圖10、11所示，在進(jìn)行測試時，將探頭置于環(huán)形本體1的上弧面1-2之上，移動探頭，將第一弧形扇體2-1的弧面最高反射波調(diào)整到熒光屏垂直高度的80％，位于水平刻度第n格，n=1、2、3、4、5，同時移動探頭，將第二弧形扇體2-2的弧面反射波調(diào)整到位于水平刻度第2n格處，橫波斜探頭檢測比例調(diào)節(jié)完畢。

橫波斜探頭折射角度的測試：如圖12、13所示，以測試折射角度35°～45°之間的斜探頭為例說明：在進(jìn)行測試時，將探頭置于環(huán)形本體1的上弧面1-2之上刻線為35°～45°處，移動探頭，找到右邊第一個臺階橫孔3長度為20mm部分、孔徑為Ф9mm橫孔最高反射波，此時探頭入射點(diǎn)處對應(yīng)刻線的角度值，即為該探頭的折射角度。

橫波斜探頭分辨力的測試：以測試折射角度35°～45°之間的斜探頭為例說明：如圖14、15所示，在進(jìn)行測試時，將探頭置于環(huán)形本體1的上弧面1-2之上刻線為35°～45°處，移動探頭，同時找到右邊第一個臺階橫孔3長度為20mm部分、孔徑為Ф9mm橫孔反射波，以及右邊第一個臺階橫孔3長度為20mm部分、孔徑為Ф3mm橫孔反射波，將兩波的波峰調(diào)至相同高度h1，為示波器滿屏高度的20%～30%，此時兩波之間波谷的高度為h2；保持探頭位置不變，通過調(diào)節(jié)儀器增益值Δ將h2高度調(diào)至h1高度，所調(diào)節(jié)的增益值Δ即為該探頭的分辨力。

橫波斜探頭DAC曲線的制作：在進(jìn)行DAC曲線制作時，采用臺階橫孔3長度為40mm部分的孔徑為Ф3mm橫孔進(jìn)行DAC曲線繪制，將橫波探頭置于環(huán)形本體1的上弧面1-2之上刻線為35°～45°處（圖16、17位置），分別使五個臺階橫孔3的最高反射回波調(diào)為熒光屏滿幅的80％高度，同時記錄不同孔的dB值和深度值，以dB值為縱坐標(biāo)，深度值為橫坐標(biāo)，將記錄的各點(diǎn)連成平滑曲線，并延伸至整個探測范圍，即可得所測探頭DAC曲線。

縱波雙晶直探頭檢測比例的調(diào)節(jié):如圖18所示，在進(jìn)行測試時，將探頭置于環(huán)形本體1的上弧面1-2之上，移動探頭，將檢測比例調(diào)節(jié)孔5的孔徑為Ф50mm部分橫孔最高反射波調(diào)整到熒光屏垂直高度的80％，位于水平刻度第n格，n=1、2、3、4、5，同時移動探頭，將孔徑為Ф10mm部分橫孔反射波調(diào)整到位于水平刻度第2n格處，縱波雙晶直探頭檢測比例調(diào)節(jié)完畢。

縱波雙晶直探頭DAC曲線的制作:在進(jìn)行DAC曲線制作時，采用平底盲孔4進(jìn)行DAC曲線繪制，將縱波探頭置于環(huán)形本體1的上弧面1-2之上右邊第3個平底盲孔4處（圖19位置），分別使六個平底盲孔4的最高反射回波調(diào)為熒光屏滿幅的80％高度，同時記錄不同孔的dB值和深度值，以dB值為縱坐標(biāo)，深度值為橫坐標(biāo)，將記錄的各點(diǎn)連成平滑曲線，并延伸至整個探測范圍，即可得所測探頭DAC曲線。