數(shù)字超聲波探傷儀的特性及在機(jī)車上的應(yīng)用

              1 前言 隨著電力機(jī)車在鐵路運(yùn)輸中起著越來(lái)越重要的作用,而車軸狀態(tài)的好壞則直接影響著機(jī)車運(yùn)行的安全,在長(zhǎng)期運(yùn)行中,車軸輪箍不斷承受各種剪切、拉壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)等復(fù)雜應(yīng)力的作用,在輪座的內(nèi)側(cè),尤其是齒輪座壓裝部容易產(chǎn)生疲勞裂紋。因此,加強(qiáng)對(duì)機(jī)車輪對(duì)的超聲波探傷勢(shì)在必行。以往,鐵路各廠、段對(duì)車軸及輪箍的探傷,除了穿透探傷檢查重大疲勞裂紋較準(zhǔn)確外,橫波探傷和縱波小角度探傷結(jié)果均與實(shí)際情況有較明顯的誤差,在這里除了探測(cè)條件的影響外,人為因素的影響也很大,因此,對(duì)輪對(duì)疲勞裂紋采用計(jì)算機(jī)控制,施行自動(dòng)化檢測(cè),逐漸與國(guó)際鐵路超聲波檢測(cè)技術(shù)接軌,將使我國(guó)現(xiàn)有的探傷技術(shù)更加成熟。 2 數(shù)字超聲波探傷儀的結(jié)構(gòu)、原理及特點(diǎn) 目前,運(yùn)用數(shù)字式數(shù)據(jù)處理比模擬電子技術(shù)顯示了極大的優(yōu)越性,隨著探傷技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理與分析已不再僅僅是輔助技術(shù),而是一種基本技術(shù)。高性能的A/D轉(zhuǎn)換器和高效率的微處理器的問(wèn)世,將不斷地取代模擬電子的技術(shù),尤其在高頻領(lǐng)域應(yīng)用模擬電子技術(shù)明顯受到限制。數(shù)字化超聲波探傷使測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)拓了新的檢測(cè)能力。 數(shù)字化超聲波探傷儀的整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)(工控機(jī)IPC)作為主機(jī)(上位機(jī)),以單片機(jī)芯片為主構(gòu)成的四塊專用板卡及系統(tǒng)構(gòu)成及通用的開(kāi)關(guān)量I/O板卡組成下位機(jī),統(tǒng)一控制管理超聲系統(tǒng)(見(jiàn)下圖)。

              工控機(jī)管理的數(shù)字式超聲探傷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

              系統(tǒng)程序流程:系統(tǒng)上電運(yùn)行探傷操作程序→IPC機(jī)送下位機(jī)初始數(shù)據(jù)→中斷響應(yīng)進(jìn)入缺陷判斷報(bào)警程序→IPC機(jī)讀取底波峰值電壓VB,缺陷波峰值電壓VF,底波距發(fā)射的時(shí)間TF信號(hào)及一組高速采樣數(shù)據(jù)→分析計(jì)算處理數(shù)據(jù)→符合缺陷判斷條件報(bào)警→顯示屏上畫(huà)出高速采樣波形→調(diào)整后的閘門(mén)和衰減量等參數(shù)存儲(chǔ),待下一循環(huán)送出→返回探傷操作程序,并等待響應(yīng)下一次中斷。 由此,可見(jiàn)計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合時(shí),是超聲檢測(cè)技術(shù)向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展的一個(gè)突破,因?yàn)樗哂辛艘韵碌奶攸c(diǎn): (1)、計(jì)算機(jī)控制的超聲檢測(cè)系統(tǒng)可自動(dòng)選擇檢測(cè)參數(shù); (2)、相互校正自動(dòng)選擇操作工藝; (3)、自動(dòng)記錄數(shù)據(jù); (4)、進(jìn)行換能器的自動(dòng)補(bǔ)償和檢測(cè)結(jié)果的自動(dòng)判斷。 從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判傷,自動(dòng)讀出和顯示缺陷位置與當(dāng)量值,并存儲(chǔ)和打印輸出探傷報(bào)告,大大地提高了探傷結(jié)果的可信度。 3 數(shù)字探傷儀在測(cè)量裂紋自身高度的應(yīng)用 3.1 測(cè)量裂紋自身高度的數(shù)字處理方法 常規(guī)超聲波檢測(cè)對(duì)回波聲程的測(cè)量是通過(guò)熒光屏上所處位置的水平量值來(lái)?yè)Q算的,由于波型的跳動(dòng),波形峰值的判斷誤差以及線性調(diào)節(jié)精度等原因,測(cè)定的聲程值誤差很大。數(shù)字處理端點(diǎn)回波聲程ω是通過(guò)計(jì)算機(jī)A/D轉(zhuǎn)換,將回波的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),根據(jù)聲速和樣點(diǎn)進(jìn)行精確計(jì)算。 現(xiàn)在研制了超聲信號(hào)分析儀和分析軟件,能將常規(guī)探傷儀的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),建立了計(jì)算不同狀態(tài)下裂紋自身高度的數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化處理,得到了裂紋自身高度的精確測(cè)量結(jié)果。
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