[发明专利]用于道岔尖轨全截面监测的压电式导波换能器检测装置

说明书

本发明公开了一种用于道岔尖轨全截面监测的压电式导波换能器检测装置。底部防护外壳安装在尖轨轨底的下表面，左右侧防护外壳分别安装在轨腰两侧并贴合在轨腰和轨底的上表面；底部防护外壳、左侧防护外壳、右侧防护外壳中分别装多个压电换能器，分别在尖轨的轨底、轨头侧面、轨腰的两侧侧面，压电换能器与尖轨之间用耦合剂耦合，压电换能器底部均装有背衬垫片；压电换能器线路防水接头密封排出。本发明是针对于道岔尖轨的特殊截面设计的压电式导波换能器，可以用来监测道岔尖轨全截面的伤损情况。

技术领域

本发明涉及一种导波传感器，尤其涉及一种用于道岔尖轨全截面监测的压电式导波换能器检测装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，铁路运输占据了重要的角色。至2018年底，我国的铁路总里程已突破13.1万公里以上。高速铁路的快速发展对于铁路系统的安全性要求也日益增加。道岔尖轨作为铁轨系统中的活动部件，在列车高速运行中承受着剧烈的侧向压力，复杂的工作环境使其成为铁轨系统中的薄弱环节，道岔尖轨中的损伤从轨底、轨腰和轨头都有可能出现，且生长迅速，如未能及时发现，后果极为严重。当前我国铁轨检测的常规手段为超声探伤和人工巡检。超声探伤难以适用于道岔尖轨中轨头截面过窄的区域，人工巡检只能发现尖轨形态上变化以及表面的缺陷。两种方法都为逐点式检测，费时费力。利用超声导波长距离传播和全断面覆盖的特点可实现道岔尖轨的全断面覆盖在线监测。适应现场的工况，安装的换能器应当集中紧凑，轻便紧凑，拆装方便。

近些年，导波检测已应用于管道、电缆、铁轨检测等各个领域，但其用于尖轨全截面伤损监测的情况还很少。实用新型专利公开号为201820031299.0的技术方案仅利用压电晶振片的压电换能器来检测钢轨轨底伤损。

专利号为201620379048.2的实用新型专利公开了一种用于超声波实时断轨监测系统的压电换能器。该换能器安装在轨腰位置，监测精度仅能够达到判别钢轨是否断裂的程度，无法实现细小缺陷在及时预警。对于道岔全断面监测难以适用。目前，尚无一种针对道岔尖轨全断面监测的高集成度、拆装方便的换能器。

发明内容

本发明的目的是克服背景技术领域的不足，提供了一种用于道岔尖轨全截面监测的压电式导波换能器检测装置，专门针对道岔尖轨全断面监测、高度集成，安装牢固。

本发明技术方案如下：

本发明包括底部防护外壳、左侧防护外壳和右侧防护外壳；底部防护壳装在尖轨轨底的下表面，左侧防护外壳、右侧防护外壳分别安装在尖轨轨腰的两侧，并贴合在轨腰以及轨底的上表面；第一压电换能器安装在左侧防护外壳顶部内且垂直接触于尖轨轨头侧面布置，第二压电换能器安装在左侧防护外壳中部内且垂直接触在尖轨轨腰的侧面，第七压电换能器安装在右侧防护外壳中部内且垂直接触在尖轨轨腰的侧面，且第二压电换能器和第七压电换能器对称分布在尖轨轨腰的两侧；第三压电换能器、第四压电换能器、第五压电换能器和第七压电换能器安装在底部防护外壳中部内且垂直接触在尖轨底部的下表面，第三压电换能器、第四压电换能器、第五压电换能器和第七压电换能器沿垂直尖轨方向的水平方向间隔均布在尖轨底部的下表面；左防水接头、底防水接头、右防水接头均通过螺纹分别安装在左侧防护外壳、底部防护外壳和右侧防护外壳上；左侧防护外壳内的第一压电换能器、第二压电换能器的输出线通过存有防水胶的内部排线管路汇集到四芯线排线口，四芯线排线口通过左防水接头密封防水处理穿设出左侧防护外壳；底部防护外壳和右侧防护外壳内部结构同理。

底部防护外壳内的第三压电换能器、第四压电换能器、第五压电换能器和第七压电换能器的输出线通过存有防水胶的内部排线管路汇集到底八芯线排线口，底八芯线排线口通过底防水接头密封防水处理穿设出底部防护外壳；右侧防护外壳内的第七压电换能器的输出线连接到右两芯线排线口，右两芯线排线口通过右防水接头密封防水处理穿设出右侧防护外壳。