[发明专利]基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法

权利要求书

1.基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法，其特征在于：包括下列步骤：

S1：建立圆棒状动作杆超声检测的仿真模型，分析声场特点并选取最优的超声探头参数；

S2：制备含有不同埋藏深度的内部裂纹的动作杆试件和含有不同偏转角度的内部裂纹的动作杆试件，搭建实验平台，采集超声周向扫查信号；

S3：对不同埋藏深度裂纹的超声信号进行成像处理，分析裂纹埋藏深度对应的信号特征，建立动作杆检测中探头扫查角度与裂纹埋藏深度的数学关系式，实现良好的圆棒状动作杆内部裂纹定位检测；

S4：对不同偏转角度的斜裂纹的超声信号进行成像处理，分析斜裂纹信号特征，建立裂纹偏转角度、探头扫查角度及裂纹回波单声程之间的非线性关系图，实现良好的圆棒状动作杆内部斜裂纹偏转角度的定量检测。

2.根据权利要求1所述的基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法，其特征在于：所述步骤S3中，对采集到的不同埋藏深度的裂纹信号进行B扫成像，获得动作杆试件横截面的展开成像图，分析不同埋藏深度裂纹的信号与探头扫查角度的变化规律，将裂纹回波单声程则记为h，同时，将探头扫查角度记为β₀，裂纹偏转角度记为α₀，又因为本发明中的设计的裂纹设于初始检测点与动作杆试件轴心点连线上，因此初始位置裂纹回波单声程记为h₀，当裂纹相对位置不发生改变时，h₀即为固定，转动探头则扫查角度β₀发生改变，同时连带裂纹回波单声程h发生改变，通过对该模型的数学分析和公式推导，得到了动作杆试件检测中探头扫查角度与裂纹回波单声程关系式：

3.根据权利要求2所述的基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法，其特征在于：所述步骤S4中，仿真选取距离动作杆试件中心固定距离的若干角度的裂纹，对采集到的不同偏转角度的斜裂纹信号进行B扫成像，获得动作杆试件横截面的展开成像图，裂纹回波单声程则记为h，同时，将探头扫查角度记为β₀，裂纹偏转角度记为α₀，又因为本发明中的设计的裂纹设于初始检测点与动作杆试件轴心点连线上，因此初始位置裂纹回波的单声程记为h₀，当裂纹相对位置不发生改变时，h₀即为固定，转动探头则扫查角度β₀发生改变，同时连带裂纹回波的单声程h发生改变，裂纹回波幅值最大处的单声程记为h_valmax，h_valmax对应的探头扫查角度记为β_valmax，根据图像特征建立裂纹偏转角度、探头扫查角度及裂纹回波单声程之间的非线性关系图。

4.根据权利要求3所述的基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法，其特征在于：建立方法首先建立基于缺陷夹角、探头扫查角度和缺陷回波单声程的三维空间直角坐标系，在该三维空间直角坐标系中依据不同裂纹偏转角度的动作杆试件横截面的展开成像图的数据确定裂纹回波幅值最大点空间排布，裂纹回波幅值最大点的坐标为(h_valmax，β_valmax，α₀，)，通过该空间排布在对应二维直角坐标系上的映射能得到相应的关系图，关系图包括裂纹偏转角度与裂纹回波幅值最大处对应的探头扫查角度之间的关系图，以及裂纹偏转角度与裂纹回波幅值最大处的单声程之间的关系图。

5.根据权利要求1所述的基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，在CIVA仿真软件中建立动作杆试件的2D模型，与圆棒状动作杆的形状大小相适应，采用纵波直探头，激励信号为多种频率的纵波，配置若干直径不同的晶片进行仿真，仿真获得不同探头频率与晶片直径下的动作杆试件中的裂纹响应结果来判断最优超声探头参数。