[发明专利]轮轴检测专用超声波探头角度自动测试系统及测试方法

说明书

本发明公开了一种轮轴检测专用超声波探头角度自动测试系统，包含FPGA模块、超声发射模块、超声接收模块、信号调理模块、AD采样模块、闸门位置控制模块、闸门宽度控制模块，MCU模块和人机接口模块；超声发射模块与探头连接，超声接收模块与探头连接，信号调理模块与超声接收模块连接，AD采样模块与信号调理模块连接，FPGA模块与超声发射模块和AD采样模块连接，闸门位置控制模块和闸门宽度控制模块分别于FPGA模块连接，MCU模块与FPGA模块连接，人机接口模块与MCU模块连接。本发明测试结果精确度高，减少人为因素对测试数据的影响。

技术领域

本发明涉及一种探头角度自动测试系统及测试方法，特别是一种轮轴检测专用超声波探头角度自动测试系统及测试方法。

背景技术

铁路运输作为国民经济的重要组成部分，铁路运输安全至关重要。定期对货车轮轴进行检测为保证铁路行车安全起到重要作用。超声波探伤具有灵敏度高、穿速力强、声束指向性好、缺陷检出率高和对人体无害等优点成为铁路轮轴检测的主要方法。超声探头作为超声波发射和回波接收器件，是整个检测系统的重要组成部分。其性能的好坏直接影响着超声波探伤的准确与否，是保证探伤质量的关键之一。探头在使用过程中，由于晶片磨损导致探头角度发生变化。使用者在不知情的情况下继续使用，容易造成对缺陷定位不准确造成误判。因此探伤前要进行日常校验，测量探头的角度和零点，保证探伤结果的准确性。

在轴端探测轴颈根部缺陷时，探头移动范围受到约束，一般采用小角度纵波探头来探伤。测试角度时，测试人员找到TZS-R试块棱角最高回波后需要一只手稳住探头，另一只手测量探头到试块前端的距离，由于耦合液的存在导致探头容易移动，极不方便，同时单手测量数据不准确，误差偏大。测量的数据还需要记录和计算，导致测试一个探头时间较长，工作效率低。

车轮检测时，为了使探头与车轮踏面紧密贴合，斜探头接触面一般带有一定曲率的曲面。运装机检[2000]335号文规定：在LG-R试块上探测R100圆弧面，前后移动探头并保持探头与试块侧面平行，直至R100圆弧面反射波达到最高，则此时R100弧面圆心所对应的探头位置即为探头的入射点。根据探头角度的大小，探测LG-R试块上深20rm或30rm的中横通孔，前后移动探头并保持探头与试块侧面平行，直至横通孔反射波最高此时探头入射点所对应的试块上的刻度值即为探头的折射角度。

由于测试人员的操作手法不同，标注的入射点不准导致测试的角度值不准确，一致性差。而且操作不方便，测试时间较长，劳动强度大，测试效率低，人为影响因素比较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种轮轴检测专用超声波探头角度自动测试系统及测试方法，测试结果精确度高，减少人为因素对测试数据的影响。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种轮轴检测专用超声波探头角度自动测试系统，其特征在于：包含FPGA模块、超声发射模块、超声接收模块、信号调理模块、AD采样模块、闸门位置控制模块、闸门宽度控制模块，MCU模块和人机接口模块；

超声发射模块与探头连接用于超声波的发射；

超声接收模块与探头连接用于接收超声回波；

信号调理模块与超声接收模块连接用于将接收的超声回波进行放大；

AD采样模块与信号调理模块连接用于将模拟信号转换为数字信号；

FPGA模块与超声发射模块和AD采样模块连接用于数据采样、最值查找、数据缓冲、数据压缩和数据存储控制；

闸门位置控制模块和闸门宽度控制模块分别于FPGA模块连接用于与FPGA模块内部的最值查找模块一起工作确定最高回波在采样点序列中的索引，由此来确定传输时间；

MCU模块与FPGA模块连接用于控制整个系统；