摘要：目前，超声探伤技术的主要原理就是利用声学原理，对物体内具有的声学特性进行分析。超声特性对超声传播的影响是探伤的基础，主要原理是利用声学原理，使钢轨不会造成实质破坏，且探伤结果准确。本文介绍了超声探伤技术的一般原理和应用，分析了超声探伤技术在钢轨探伤中的优势，以及今后的发展方向。

关键词：超声波，导轨，探测

引言：超声波作为一种新型的测试设备，以其优良的声学性能在工业测量领域得到了广泛的应用，特别是近20年来，随着微机技术和电子技术的发展，超声波在工业测量中的应用越来越广泛，超声波在钢轨探伤领域得到了广泛的应用。

1超声波特征

超声波就是频率在20kHZ以上。要全面理解超声测量的作用，就必须了解它的相关特征。

1.1音速特性

超声波能以不同的速率在固态，液态，气体中散播，其速率受物质环境温度，压力等要素的影响，但同一外部环境下超声波在同一物质中的传输速率是常数，为所有超声波检测仪给予了依据。

1.2反射面特点

当超声波从一种物质进到另一种物质时，因为两种物质的相对密度不一样，在两种介质的分析设计中传递的目标发生了转变：一部分映射入另一部分，另一部分又折射回来。超声波物位仪在以气体的方式向固态和介质中传播时，因为两种物质的相对密度区别很大，声波频率几乎全部反射，超声波物位仪灵活运用了这一特性。

2钢轨需要超声波探伤检测

因为钢轨在担负繁杂的运送工作时，必定会导致各种毁坏，其中有创伤如侧磨，轨头压溃，脱离掉块，生锈等，都看得清，可以妥善处理。有的在火车轨道内部结构毁坏，人眼看不见，如火车轨道头顶部有冶炼时残留的小白点，可导致路轨横裂和轨头破裂;轨头或轨腰水平裂痕或分层是因为残余的带条状组织而致，这类隐形损害只有根据钢轨探伤仪检验出来，再按损害严重水平对钢轨开展维护。

3钢轨超声探伤原理

在钢轨探伤中，具体应用超声波导轨探伤仪。其原理是使用声波频率在不同物质中的散播特点，向钢轨内射出200，000HZ声波频率，碰到钢轨损害时，依据反射回的数据信号，可以判定出窗口的尺寸和部位。检查仪上配有不同方向的摄像头，各自检验不同位置的受损状况。比如50度角型摄像头，用以在轨头发现有核或横裂，30夹角摄像头可以探外腰和地脚螺栓孔损害，竖直摄像头发送纵波，可以探外头轨轨底的水平裂痕。钢轨检测系统具体包含摄像头，超声波接收器，摄像头伺服电机自动控制系统，探伤数据采集系统，损害数据分析系统，液喷耦合系统，主电子计算机及外围设备等。其中配备了一类超声换能器，使感应器能在相应的工作频率区域内根据超声波发送电源电路形成超声波。在检验过程中，耦合液喷设备，在摄像头和钢轨中间喷到耦合液，确保摄像头与钢轨耦合好，使超声波束的部分动能进到钢轨。若不形成毁坏，则波束按原线路抵达钢轨底端后，再回到摄像头。当损害形成时，在底波前会形成一类损伤波，而底波峰减少或消退。根据超声波接收设备对超声波回波信号开展过滤和水平转换，随后送至高速数据采集系统。选用要求文件格式记录下次波信号波程，峰和单脉冲反复周期时间编码序列，组成将数据库文件送至损伤数据分析系统。受损系统对钢轨的损害完成了判断，并制作了损伤图像，当检验到损伤后，会自动警报。

4 B型超声波扫查探伤仪的原理及工作过程

针对钢轨的探伤，我们选用了B型超声波扫查技术。如同医学B超相同，它必须线型摄像头来工作，所谓的线型摄像头便是一条垂直线上的一组摄像头，声像横切面相同被发送出去，不同角度下的雷达回波以不同的色调或灰度级来表明。这如同在工件或是人体细胞里有一张切图。工业界B型超声探伤仪不可以选用线型摄像头，主要是因为工件的几何样子及耦合问题，限定了摄像头的应用，因此只有选用单摄像头仿真模拟线摄像头。下列是一个单道仪的案例，表明其工作过程：通常B型仪器设备维持A类设备的作用。B类设备的释放与接收过程与A类仪器设备完全相同，这儿仅描述根据数据处理方法形成A扫数据信息后B扫数据信息及其怎样表明探伤结果。A型扫描仪是依据设计者的设计方案，将每回射出的A扫的雷达回波数据信息记忆起来，它所需的记忆力发送频次。根据这样的方法将多次推送的雷达回波数据信息生成起来，就像一根线摄像头在工作。明确提出了一类发送电源电路，务必按摄像头运动的固定间距发送超声波，那样每次雷达回波的间距可以确保定长等间隔，进而形成的图形不容易有形变。

5超声检测技术在钢轨检测应用中的局限性

5.1客观因素

当超声反射后，将有部分超声直接穿透损伤部位而非反射会探头。所以超声损耗会使检测结果产生一定的误差。当钢轨探伤时，超声不仅反射损伤边缘，而且能反射到其它多种界面交界处（例如钢轨与木枕接合处），而电脑绘制的图像则混乱而又复杂，很难确定实际损伤部位。超声探针耦合剂粘度太低，造成探头和物体之间有太大的空隙，使得超声波大部分损失在空气介质中，而不能很好地传播回探头。超声具有声波的普遍性，在固体介质中传播速度最快，液体速度其次，在气体介质中传播速度最小。这就是说我们在钢轨的探伤工作中要尽量选择固体或液体的介质，避免超声波穿过气体介质。该装置起着填充探头和被测物体之间空隙的作用，将气体从间隙中排出，保证超声穿透质量。但是，连结剂粘度太低，则不能完全填补空隙。造成探测结果误差较大的一个重要原因。

5.2主观性因素

超声轨道检测还处于人工主导阶段，尚未实现完全智能化。而且由于人为失误，操作人员可能对探伤仪器不够了解，甚至没有正确的认识和操作技巧，也容易受到情绪的影响，造成工作积极性下降，粗心大意等一系列问题。目前，由于钢轨探伤规定的检验标准不够明确，造成各操作员对钢轨检验标准的理解出现偏差，最终造成检测结果差异较大。

6浅析解决技术应用限制的途径

6.1制订更完备的检验标准

就目前的情况来看，这种测量方法是比较容易实现且切实可行的解决超声检测局限性的方法。检查标准应该从钢轨的各种具体损伤入手，根据不同的损伤需要探伤探针倾斜角度、探针更换周期等。

6.2现有操作员的严格培训

与技术改造相比，该方法较易实施，有利于挖掘现有装备的潜力。操作者的素质和技能无疑是检验作业的决定因素。一名称职的操作员应具备丰富的知识储备，熟练地掌握业务要求，并掌握良好的工作习惯。对操作者进行技术技能和工作要求的培训，以确保整个钢轨探伤作业顺利进行。

6.3钢轨探伤完全智能化

相对于前两种解法，这种方法实施起来更为困难。因为人们会受到情感、环境等各种变量的影响，不同的人工作效果会大不相同。机械作业相对于人来说更为稳定，出错的可能性更小。但是由于目前我国的轨道检测技术以人工为主，因此智能化改造的规模就显得过于庞大。但是，在不远的将来智能将成为一种趋势，将取代人工。

结语

随着电子信息技术和系统软件的持续开发，及其现代数据信号分析方式的进步，超声波在钢轨探伤层面具备广泛的应用前景。现阶段，智能化超声探伤仪已大批量应用，现代人工智能技术与神经网络算法等专业的开发，使超声探伤仪缺点的自动定性变成可能。运用模拟识别技术和数据管理系统，将很多已知缺陷的各种特征量键入样本数，使探伤仪接受人类经验，并具备自动检索缺陷的能力。超声探伤仪将向着更人性化的方向开发。

参考文献

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