基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置和方法

1.本发明主要涉及车辆车轴检测技术领域，具体涉及一种基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置和方法。


背景技术：

2.铁道车辆是用于运送旅客和货物的较重要的运输工具，铁道车辆在运输过程中容易造成车轴弯曲、裂纹发生，影响铁道车辆的安全性，因此，需要相关部门定期对车轴进行检测，以保证铁道车辆安全运行。目前常用的检测方法是电磁、超声波或涡流检测，检测手段比较单一，容易出现漏检的情况，一旦发生漏检，后果将不堪设想。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置和方法。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置，包括复合检测探头、信号处理器和信号标定器；
5.所述复合检测探头，用于对铁道车辆车轴进行涡流检测和电磁超声检测，得到涡流信号和电磁超声信号；
6.所述信号处理器，用于对所述涡流信号进行涡流信号处理，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号，以及对所述电磁超声信号进行电磁信号处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号；
7.所述信号标定器，用于对所述金属内部信号和所述金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。
8.本发明的有益效果是：通过复合检测探头对铁道车辆车轴同时进行涡流检测和电磁超声检测，能够对铁道车辆车轴进行内部及表面的检测，检测得更为全面，防止漏检的情况。
9.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
10.进一步，所述复合检测探头包括铜屏蔽壳、涡流bnc接口、电磁超声bnc接口、永久磁铁、涡流线圈、电磁超声线圈和耐磨层；
11.所述铜屏蔽壳为中空柱形结构，所述铜屏蔽壳的顶端设有顶盖，所述涡流bnc接口和所述电磁超声bnc接口并列设置在所述顶盖处；
12.所述永久磁铁为实心圆柱体，并置于所述铜屏蔽壳的内部；
13.所述涡流线圈和所述电磁超声线圈为螺旋线形状，均置于所述铜屏蔽壳的内部，且所述涡流线圈位于所述永久磁铁的正下方，所述电磁超声线圈位于所述电磁超声线圈的正下方；所述涡流线圈连接所述涡流bnc接口，所述电磁超声线圈连接所述电磁超声bnc接口。
14.采用上述进一步技术方案的有益效果是：将涡流检测和电磁超声检测复合，复合
检测探头能够全面的采集车轴的涡流信号和电磁超声信号。
15.进一步，所述永久磁铁的磁极方向为轴向磁化的圆柱形永磁体，且所述永久磁铁的上方为n极，下方为s极。
16.进一步，所述信号处理器包括涡流信号处理通道和电磁超声信号处理通道；
17.所述涡流信号处理通道与所述涡流bnc接口连接，用于从所述电磁超声bnc接口中得到所述涡流信号，并对所述涡流信号进行信号时域和频域分析，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号；
18.所述电磁超声信号处理通道与所述电磁超声bnc接口连接，用于从所述电磁超声bnc接口中得到所述电磁超声信号，并对所述电磁超声信号进行信号放大处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号。
19.采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过采集到的车轴的涡流信号得到车轴的金属近表面信号，通过采集到的车轴的电磁超声信号得到车轴的金属内部信号，进而通过金属近表面信号和金属内部信号可对车轴进去全面的检测。
20.进一步，所述信号标定器中，对所述金属内部信号和所述金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中，具体为：
21.分别记录接收到所述金属内部信号和所述金属近表面信号的接收时间；
22.通过所述金属内部信号的信号值对铁道车辆车轴的金属内部裂纹深度进行标定，根据所述金属内部信号的接收时间以及标定的金属内部裂纹深度绘制车轴内部裂纹-时间曲线图；
23.通过所述金属近表面信号的信号值对铁道车辆车轴的金属表面裂纹深度进行标定，根据所述金属近表面信号的接收时间以及标定的金属表面裂纹深度绘制车轴表面裂纹-时间曲线图；
24.将所述金属内部裂纹深度绘制车轴内部裂纹-时间曲线图和所述金属表面裂纹深度绘制车轴表面裂纹-时间曲线图作为铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。
25.采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过金属内部信号和金属近表面信号及其对应的时间曲线来绘制曲线图，能够更进一步了解车轴裂纹的情况。
26.本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种基于铁道车辆车轴的涡流及电磁超声复合检测方法，其特征在于，应用于上述所述的涡流与电磁超声复合检测装置，包括如下步骤：
27.复合检测探头对铁道车辆车轴进行涡流检测和电磁超声检测，得到涡流信号和电磁超声信号；
28.信号处理器对所述涡流信号进行涡流信号处理，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号，以及对所述电磁超声信号进行电磁信号处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号；
29.信号标定器对所述金属内部信号和所述金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。
附图说明
30.图1为本发明实施例提供的基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置的功能模块框图；
31.图2为本发明实施例提供的基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测方法的流程示意图。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
33.实施例1：
34.如图1所示，一种基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置，包括复合检测探头、信号处理器和信号标定器；
35.所述复合检测探头，用于对铁道车辆车轴进行涡流检测和电磁超声检测，得到涡流信号和电磁超声信号；
36.所述信号处理器，用于对所述涡流信号进行涡流信号处理，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号，以及对所述电磁超声信号进行电磁信号处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号；
37.所述信号标定器，用于对所述金属内部信号和所述金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。
38.上述实施例中，通过复合检测探头对铁道车辆车轴同时进行涡流检测和电磁超声检测，能够对铁道车辆车轴进行内部及表面的检测，检测得更为全面，防止漏检的情况。
39.具体地，所述复合检测探头包括铜屏蔽壳、涡流bnc接口、电磁超声bnc接口、永久磁铁、涡流线圈、电磁超声线圈和耐磨层；
40.所述铜屏蔽壳为中空柱形结构，所述铜屏蔽壳的顶端设有顶盖，所述涡流bnc接口和所述电磁超声bnc接口并列设置在所述顶盖处；
41.所述永久磁铁为实心圆柱体，并置于所述铜屏蔽壳的内部；
42.所述涡流线圈和所述电磁超声线圈为螺旋线形状，均置于所述铜屏蔽壳的内部，且所述涡流线圈位于所述永久磁铁的正下方，所述电磁超声线圈位于所述电磁超声线圈的正下方；所述涡流线圈连接所述涡流bnc接口，所述电磁超声线圈连接所述电磁超声bnc接口。
43.上述实施例中，将涡流检测和电磁超声检测复合，复合检测探头能够全面的采集车轴的涡流信号和电磁超声信号。
44.具体地，所述永久磁铁的磁极方向为轴向磁化的圆柱形永磁体，且所述永久磁铁的上方为n极，下方为s极。
45.具体地，所述信号处理器包括涡流信号处理通道和电磁超声信号处理通道；
46.所述涡流信号处理通道与所述涡流bnc接口连接，用于从所述电磁超声bnc接口中得到所述涡流信号，并对所述涡流信号进行信号时域和频域分析，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号；
47.所述电磁超声信号处理通道与所述电磁超声bnc接口连接，用于从所述电磁超声
bnc接口中得到所述电磁超声信号，并对所述电磁超声信号进行信号放大处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号。
48.上述实施例中，通过采集到的车轴的涡流信号得到车轴的金属近表面信号，通过采集到的车轴的电磁超声信号得到车轴的金属内部信号，进而通过金属近表面信号和金属内部信号可对车轴进去全面的检测。
49.具体地，所述信号标定器中，对所述金属内部信号和所述金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中，具体为：
50.分别记录接收到所述金属内部信号和所述金属近表面信号的接收时间；
51.通过所述金属内部信号的信号值对铁道车辆车轴的金属内部裂纹深度进行标定，根据所述金属内部信号的接收时间以及标定的金属内部裂纹深度绘制车轴内部裂纹-时间曲线图；
52.通过所述金属近表面信号的信号值对铁道车辆车轴的金属表面裂纹深度进行标定，根据所述金属近表面信号的接收时间以及标定的金属表面裂纹深度绘制车轴表面裂纹-时间曲线图；
53.将所述金属内部裂纹深度绘制车轴内部裂纹-时间曲线图和所述金属表面裂纹深度绘制车轴表面裂纹-时间曲线图作为铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。
54.上述实施例中，通过金属内部信号和金属近表面信号及其对应的时间曲线来绘制曲线图，能够更进一步了解车轴裂纹的情况。
55.实施例2：
56.如图2所示，一种基于铁道车辆车轴的涡流及电磁超声复合检测方法，应用于上述所述的涡流与电磁超声复合检测装置，包括如下步骤：
57.s1:复合检测探头对铁道车辆车轴进行涡流检测和电磁超声检测，得到涡流信号和电磁超声信号；
58.s2:信号处理器对所述涡流信号进行涡流信号处理，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号，以及对所述电磁超声信号进行电磁信号处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号；
59.s3:信号标定器对所述金属内部信号和所述金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。
60.具体地，所述复合检测探头包括铜屏蔽壳、涡流bnc接口、电磁超声bnc接口、永久磁铁、涡流线圈、电磁超声线圈和耐磨层；
61.所述铜屏蔽壳为中空柱形结构，所述铜屏蔽壳的顶端设有顶盖，所述涡流bnc接口和所述电磁超声bnc接口并列设置在所述顶盖处；
62.所述永久磁铁为实心圆柱体，并置于所述铜屏蔽壳的内部；
63.所述涡流线圈和所述电磁超声线圈为螺旋线形状，均置于所述铜屏蔽壳的内部，且所述涡流线圈位于所述永久磁铁的正下方，所述电磁超声线圈位于所述电磁超声线圈的正下方；所述涡流线圈连接所述涡流bnc接口，所述电磁超声线圈连接所述电磁超声bnc接口。
64.具体地，所述信号处理器包括涡流信号处理通道和电磁超声信号处理通道；
65.所述涡流信号处理通道与所述涡流bnc接口连接，用于从所述电磁超声bnc接口中得到所述涡流信号，并对所述涡流信号进行信号时域和频域分析，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号；
66.所述电磁超声信号处理通道与所述电磁超声bnc接口连接，用于从所述电磁超声bnc接口中得到所述电磁超声信号，并对所述电磁超声信号进行信号放大处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号。
67.具体地，所述对所述金属内部信号和所述金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中，具体为：
68.分别记录接收到所述金属内部信号和所述金属近表面信号的接收时间；
69.通过所述金属内部信号的信号值对铁道车辆车轴的金属内部裂纹深度进行标定，根据所述金属内部信号的接收时间以及标定的金属内部裂纹深度绘制车轴内部裂纹-时间曲线图；
70.通过所述金属近表面信号的信号值对铁道车辆车轴的金属表面裂纹深度进行标定，根据所述金属近表面信号的接收时间以及标定的金属表面裂纹深度绘制车轴表面裂纹-时间曲线图；
71.将所述金属内部裂纹深度绘制车轴内部裂纹-时间曲线图和所述金属表面裂纹深度绘制车轴表面裂纹-时间曲线图作为铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。
72.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
73.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置，其特征在于，包括复合检测探头、信号处理器和信号标定器；所述复合检测探头，用于对铁道车辆车轴进行涡流检测和电磁超声检测，得到涡流信号和电磁超声信号；所述信号处理器，用于对所述涡流信号进行涡流信号处理，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号，以及对所述电磁超声信号进行电磁信号处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号；所述信号标定器，用于对所述金属内部信号和所述金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。2.根据权利要求1所述的基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置，其特征在于，所述复合检测探头包括铜屏蔽壳、涡流bnc接口、电磁超声bnc接口、永久磁铁、涡流线圈、电磁超声线圈和耐磨层；所述铜屏蔽壳为中空柱形结构，所述铜屏蔽壳的顶端设有顶盖，所述涡流bnc接口和所述电磁超声bnc接口并列设置在所述顶盖处；所述永久磁铁为实心圆柱体，并置于所述铜屏蔽壳的内部；所述涡流线圈和所述电磁超声线圈为螺旋线形状，均置于所述铜屏蔽壳的内部，且所述涡流线圈位于所述永久磁铁的正下方，所述电磁超声线圈位于所述电磁超声线圈的正下方；所述涡流线圈连接所述涡流bnc接口，所述电磁超声线圈连接所述电磁超声bnc接口。3.根据权利要求2所述的基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置，其特征在于，所述永久磁铁的磁极方向为轴向磁化的圆柱形永磁体，且所述永久磁铁的上方为n极，下方为s极。4.根据权利要求2所述的基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置，其特征在于，所述信号处理器包括涡流信号处理通道和电磁超声信号处理通道；所述涡流信号处理通道与所述涡流bnc接口连接，用于从所述电磁超声bnc接口中得到所述涡流信号，并对所述涡流信号进行信号时域和频域分析，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号；所述电磁超声信号处理通道与所述电磁超声bnc接口连接，用于从所述电磁超声bnc接口中得到所述电磁超声信号，并对所述电磁超声信号进行信号放大处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号。5.根据权利要求4所述的基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置，其特征在于，所述信号标定器中，对所述金属内部信号和所述金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中，具体为：分别记录接收到所述金属内部信号和所述金属近表面信号的接收时间；通过所述金属内部信号的信号值对铁道车辆车轴的金属内部裂纹深度进行标定，根据所述金属内部信号的接收时间以及标定的金属内部裂纹深度绘制车轴内部裂纹-时间曲线图；通过所述金属近表面信号的信号值对铁道车辆车轴的金属表面裂纹深度进行标定，根据所述金属近表面信号的接收时间以及标定的金属表面裂纹深度绘制车轴表面裂纹-时间曲线图；
将所述金属内部裂纹深度绘制车轴内部裂纹-时间曲线图和所述金属表面裂纹深度绘制车轴表面裂纹-时间曲线图作为铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。6.一种基于铁道车辆车轴的涡流及电磁超声复合检测方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任一项所述的涡流与电磁超声复合检测装置，包括如下步骤：复合检测探头对铁道车辆车轴进行涡流检测和电磁超声检测，得到涡流信号和电磁超声信号；信号处理器对所述涡流信号进行涡流信号处理，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号，以及对所述电磁超声信号进行电磁信号处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号；信号标定器对所述金属内部信号和所述金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。7.根据权利要求6所述的基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测方法，其特征在于，所述复合检测探头包括铜屏蔽壳、涡流bnc接口、电磁超声bnc接口、永久磁铁、涡流线圈、电磁超声线圈和耐磨层；所述铜屏蔽壳为中空柱形结构，所述铜屏蔽壳的顶端设有顶盖，所述涡流bnc接口和所述电磁超声bnc接口并列设置在所述顶盖处；所述永久磁铁为实心圆柱体，并置于所述铜屏蔽壳的内部；所述涡流线圈和所述电磁超声线圈为螺旋线形状，均置于所述铜屏蔽壳的内部，且所述涡流线圈位于所述永久磁铁的正下方，所述电磁超声线圈位于所述电磁超声线圈的正下方；所述涡流线圈连接所述涡流bnc接口，所述电磁超声线圈连接所述电磁超声bnc接口。8.根据权利要求7所述的基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测方法，其特征在于，所述信号处理器包括涡流信号处理通道和电磁超声信号处理通道；所述涡流信号处理通道与所述涡流bnc接口连接，用于从所述电磁超声bnc接口中得到所述涡流信号，并对所述涡流信号进行信号时域和频域分析，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号；所述电磁超声信号处理通道与所述电磁超声bnc接口连接，用于从所述电磁超声bnc接口中得到所述电磁超声信号，并对所述电磁超声信号进行信号放大处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号。9.根据权利要求8所述的基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测方法，其特征在于，所述对所述金属内部信号和所述金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中，具体为：分别记录接收到所述金属内部信号和所述金属近表面信号的接收时间；通过所述金属内部信号的信号值对铁道车辆车轴的金属内部裂纹深度进行标定，根据所述金属内部信号的接收时间以及标定的金属内部裂纹深度绘制车轴内部裂纹-时间曲线图；通过所述金属近表面信号的信号值对铁道车辆车轴的金属表面裂纹深度进行标定，根据所述金属近表面信号的接收时间以及标定的金属表面裂纹深度绘制车轴表面裂纹-时间曲线图；将所述金属内部裂纹深度绘制车轴内部裂纹-时间曲线图和所述金属表面裂纹深度绘
制车轴表面裂纹-时间曲线图作为铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。

技术总结
本发明提供基于铁道车辆车轴的涡流与电磁超声复合检测装置和方法，装置包括:复合检测探头用于对铁道车辆车轴进行涡流检测和电磁超声检测，得到涡流信号和电磁超声信号；信号处理器用于对涡流信号进行涡流信号处理，得到铁道车辆车轴的金属近表面信号，以及对电磁超声信号进行电磁信号处理，得到铁道车辆车轴的金属内部信号；信号标定器用于对金属内部信号和金属近表面信号进行标定，根据标定信息得到铁道车辆车轴的检测结果，将所述检测结果发送至指定终端中。本发明通过复合检测探头对铁道车辆车轴同时进行涡流检测和电磁超声检测，能够对铁道车辆车轴进行内部及表面的检测，检测得更为全面，防止漏检的情况。防止漏检的情况。防止漏检的情况。


技术研发人员：刘志运 刘柯阳 林增烽 彭丽婷 车凯迅 李盛龙
受保护的技术使用者：广州铁路职业技术学院
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/10/6