[实用新型]基于三维梯度阵列漏磁检测的钢轨顶面缺陷检测小车

说明书

本实用新型提供一种基于三维梯度阵列漏磁检测的钢轨顶面缺陷检测小车，包括车体、数据采集装置、三维磁传感器梯度阵列、方形永磁体、编码器和磁轭；所述车体包括两个双边轮、护板和把手；所述双边轮位于车体的前后两侧，通过轮轴与护板连接，所述方形永磁体共两个，分别位于护板的左右两侧；所述编码器安装在前侧双边轮的轮轴上；所述磁轭位于护板中间；所述数据采集装置安装在护板支撑的上部平台上；该检测小车对被检测区域的钢轨进行励磁，采用三维梯度磁传感器阵列检测漏磁场并采用几何学特征值提取方法，提取三维漏磁场的在空间的特征量，采用基于遗传算法优化的BP神经网络对缺陷进行反演，可以快速有效的分辨钢轨顶面损伤缺陷的尺寸。

技术领域

本实用新型属于钢轨检测技术领域，特别是涉及一种基于三维梯度阵列漏磁检测的钢轨顶面缺陷检测小车。

背景技术

钢轨在车轮的压力和冲击下会产生核伤、压溃、剥离、裂纹、磨耗等各种缺陷。缺陷通常起源于钢轨顶面，逐渐向内部扩展，因此钢轨顶面裂纹的检测能够及早的发现早期缺陷，对铁路运营安全有重要意义。

钢轨损伤严重时可造成钢轨断裂，将酿成重大事故。常用的几种无损检测技术主要有涡流检测、超声检测、漏磁检测等。涡流检测信号受材料影响较大，只能检测表面和近表面缺陷。超声检测的最大缺点是需要耦合剂，会严重降低检测效率。漏磁检测技术具有无污染、不需耦合剂、快速、高可靠性、成本低廉等优点。

目前采用的漏磁检测技术主要二维漏磁检测、单传感器的三维漏磁检测等。二维漏磁检测无法充分提取漏磁场的空间特征信息，导致缺陷的量化精度较低；单传感器的三维漏磁检测无法检测漏磁场信号在空间的变化率，检测精度也有待提高。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种基于三维梯度阵列漏磁检测的钢轨顶面缺陷漏磁检测小车，该检测车采用钕铁硼材质的强磁性永磁体，对被检测区域的钢轨进行励磁，如果钢轨顶面有裂纹、剥离等损伤，在损伤的钢轨上方将会产生漏磁场，采用三维梯度磁传感器阵列检测漏磁场、并采用几何学特征值提取方法，提取三维漏磁场的在空间的特征量，采用基于遗传算法优化的BP神经网络对缺陷进行反演，可以快速有效的分辨钢轨顶面损伤缺陷的尺寸。

本实用新型所采用的技术方案是：

基于三维梯度阵列漏磁检测的钢轨顶面缺陷检测小车，包括车体、数据采集装置、三维磁传感器梯度阵列、方形永磁体、编码器和磁轭；所述车体包括两个双边轮、护板和把手；所述双边轮位于车体的前后两侧，通过轮轴与护板连接，所述方形永磁体共两个，分别位于护板的左右两侧；所述方形永磁体分别作为N极和S极构成一个磁回路；所述编码器安装在前侧双边轮的轮轴上；所述磁轭位于护板中间；所述数据采集装置安装在护板支撑的上部平台上；所述数据采集装置的一侧安装有锂电池，所述锂电池为检测小车提供电力。

优选的方案是，所述双边轮为铸铁材质，其中双边轮的槽深为17mm，双边间距为80mm，能够卡在钢轨的两侧。

优选的方案是，所述磁轭为Q235材质的长方形铸铁。

优选的方案是，所述三维磁传感器梯度阵列垂直于钢轨布置，其中每5个三维磁传感器作为1列，由逐次抬高的5列三维磁传感器构成。

优选的方案是，所述方形永磁体为钕铁硼材质的强磁性永磁体。

优选的方案是，所述数据采集装置为采用STM32F103CRBT单片机为CPU设计的嵌入式数据采集装置，其中该数据采集装置包括单片机、TF存储卡、程序调试串口、触摸屏、时钟/复位电路、I2C总线、I/O接口。

优选的方案是，所述数据采集装置还包括蜂鸣器和报警灯；该数据采集装置采用锂电池独立供电，可以远距离作业。

优选的方案是，所述数据采集装置与三维磁传感器梯度阵列和编码器通过导线连接。

优选的方案是，所述护板为铝制护板。