RU2440568C1 - Method for high-speed detailed ultrasonic inspection of rails - Google Patents
Method for high-speed detailed ultrasonic inspection of rails Download PDFInfo
- Publication number
- RU2440568C1 RU2440568C1 RU2010148834/28A RU2010148834A RU2440568C1 RU 2440568 C1 RU2440568 C1 RU 2440568C1 RU 2010148834/28 A RU2010148834/28 A RU 2010148834/28A RU 2010148834 A RU2010148834 A RU 2010148834A RU 2440568 C1 RU2440568 C1 RU 2440568C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ultrasonic
- main
- additional
- ultrasonic transducers
- radiation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ультразвукового контроля дефектов в твердых телах и может использоваться для обнаружения дефектов в рельсах преимущественно железнодорожного транспорта и метрополитена при их высокоскоростном контроле.The invention relates to the field of ultrasonic inspection of defects in solids and can be used to detect defects in the rails of mainly railway transport and the subway during their high-speed control.
Известны способы ультразвукового контроля рельсов, при которых излучают в рельс поперечные ультразвуковые колебания в импульсном режиме посредством ультразвуковых преобразователей или групп ультразвуковых преобразователей различной конструкции, перемещают их вдоль продольной оси рельса, принимают поперечные ультразвуковые колебания в заданных временных зонах и по их параметрам судят о наличии дефектов (например, SU 1732260 А1, 1992; RU 2184374 C1, 2002; RU 2353924 C1, 2007; US 4457178 A, 1984; GB 1506214 A, 1978; JP 2005180991 A, 2005; WO 82/03920 А1, 1982).Known methods for ultrasonic monitoring of rails, in which transverse ultrasonic vibrations are pulsed into the rail by means of ultrasonic transducers or groups of ultrasonic transducers of various designs, move them along the longitudinal axis of the rail, accept transverse ultrasonic vibrations in predetermined time zones and determine the presence of defects by their parameters (e.g. SU 1732260 A1, 1992; RU 2184374 C1, 2002; RU 2353924 C1, 2007; US 4457178 A, 1984; GB 1506214 A, 1978; JP 2005180991 A, 2005; WO 82/03920 A1, 1982).
Однако все известные способы не обеспечивают высокой скорости контроля при одновременном обеспечении его необходимой достоверности. Увеличение скорости контроля может быть достигнуто при увеличении шага сканирования, однако это приводит к недопустимому снижению достоверности контроля (результатов дефектоскопии), поскольку дефекты могут быть пропущены.However, all known methods do not provide a high speed control while ensuring its necessary reliability. An increase in the control speed can be achieved with an increase in the scanning step, however, this leads to an unacceptable decrease in the reliability of the control (flaw detection results), since defects can be skipped.
В то же время по мере увеличения пропускных способностей рельсового транспорта меньше времени остается на контроль состояния рельсов и устранение выявленных в них дефектов. Поэтому создание надежных способов высокоскоростного контроля рельсов представляет собой актуальную задачу.At the same time, as the capacity of rail transport increases, less time is left to monitor the condition of the rails and eliminate the defects identified in them. Therefore, the creation of reliable methods for high-speed rail monitoring is an urgent task.
Известен способ ультразвукового контроля рельсов, позволяющий увеличить скорость контроля за счет использования непрерывного режима излучения ультразвуковых преобразователей (Марков А.А. Методология и средства ультразвукового контроля рельсов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, 2003). Однако при этом затруднительно проводить временную селекцию и оценку координат дефектов по глубине, что снижает объективность контроля. Кроме того, практическая реализация этого способа ограничена чувствительностью ультразвуковых преобразователей, работающих в непрерывном режиме, поскольку для их функционирования требуется повышенное электрическое напряжение, которое уже при величине свыше 20 В может привести к потере их работоспособности из-за перегрева.A known method of ultrasonic monitoring of rails, which allows to increase the speed of control through the use of a continuous radiation mode of ultrasonic transducers (Markov A. A. Methodology and means of ultrasonic monitoring of rails. Thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences, 2003). However, it is difficult to conduct temporary selection and estimation of the coordinates of defects in depth, which reduces the objectivity of the control. In addition, the practical implementation of this method is limited by the sensitivity of ultrasonic transducers operating in a continuous mode, since their operation requires an increased electric voltage, which even at a value of over 20 V can lead to the loss of their performance due to overheating.
Из известных способов наиболее близким к предложенному является способ высокоскоростного сплошного ультразвукового контроля рельсов, включающий излучение с поверхности катания рельса ультразвуковых колебаний посредством размещаемых в заданных основных точках излучения на продольной оси рельса основных ультразвуковых преобразователей, прием отраженных ультразвуковых колебаний и измерение их параметров, по результатам анализа которых сулят о наличии дефектов (Aharoni R. et al. A Novel high-speed rail inspection system. 8 th ECNDT Barcelona 2002 Technical Papers, №156, p.1-9). В этом способе использована система контроля SBF-100/NT, при этом путем комбинации параметров - суммарной длительности развертки и ее задержки, которые обуславливают частоту посылки синхроимпульсов возбуждения ультразвуковых преобразователей, а также шага сканирования обеспечивается соответствующая скорость ультразвукового контроля рельсов.Of the known methods, the closest to the proposed one is a method of high-speed continuous ultrasonic monitoring of rails, including radiation from the surface of the rail of ultrasonic vibrations by means of the main ultrasonic transducers placed at predetermined radiation points on the longitudinal axis of the rail, receiving reflected ultrasonic vibrations and measuring their parameters, according to the analysis results defective (Aharoni R. et al. A Novel high-speed rail inspection system. 8 th ECNDT Barcelona 2002 Technical Papers, No. 156, p.1-9). In this method, the SBF-100 / NT monitoring system was used, and by combining the parameters - the total duration of the sweep and its delay, which determine the frequency of sending the synchronization pulses of the excitation of the ultrasonic transducers, as well as the scanning step, the corresponding speed of the ultrasonic monitoring of the rails is ensured.
Наибольшая скорость ультразвукового контроля в этом способе определяется суммой длительности развертки и задержки развертки, т.е. периодом излучения-приема, и шагом сканирования (шагом излучения-приема). Для исключения влияния один на другой различных циклов излучения-приема накладываются ограничения на наибольшую скорость контроля. Так, например, для шага сканирования 5 мм и периода излучения-приема 250 мкс частота излучения составляет 4000 Гц и, как следствие, наибольшая скорость контроля ограничивается 72 км/ч. Ограничение скорости проведения контроля этим способом составляет 86 км/ч при шаге сканирования 6 мм и длительности развертки 250 мкс. Однако такой шаг сканирования снижает достоверность контроля. Увеличение шага сканирования приводит к еще большему снижению достоверности контроля.The highest ultrasonic control speed in this method is determined by the sum of the scan duration and scan delay, i.e. radiation-reception period, and scanning step (radiation-reception step). To exclude the effect of different radiation-reception cycles on one another, restrictions are imposed on the highest control speed. So, for example, for a scan step of 5 mm and a radiation-reception period of 250 μs, the radiation frequency is 4000 Hz and, as a result, the highest control speed is limited to 72 km / h. The control speed limit by this method is 86 km / h with a scan step of 6 mm and a scan duration of 250 μs. However, such a scanning step reduces the reliability of the control. An increase in the scanning step leads to a further decrease in the reliability of control.
Задачей изобретения является создание способа высокоскоростного сплошного ультразвукового контроля рельсов, свободного от недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении скорости ультразвукового контроля рельсов при сохранении его достоверности.The objective of the invention is to provide a method of high-speed continuous ultrasonic testing of rails, free from the disadvantages of the prototype. The technical result provided by the invention is to increase the speed of ultrasonic monitoring of rails while maintaining its reliability.
Это достигается тем, что в способе высокоскоростного сплошного ультразвукового контроля рельсов, включающем излучение с поверхности катания рельса ультразвуковых колебаний посредством размещаемых в заданных основных точках излучения на продольной оси рельса основных ультразвуковых преобразователей, прием отраженных ультразвуковых колебаний и измерение их параметров, по результатам анализа которых судят о наличии дефектов, одновременно с излучением из основных точек излучения излучают ультразвуковые колебания из дополнительных точек излучения посредством дополнительных ультразвуковых преобразователей, каждый из которых размещают на расстоянии L от соответствующего основного ультразвукового преобразователя, выбранном из выражения L=(2n-1)N, где N - шаг сканирования, a n - натуральные числа от 3 до 100, при этом при совместном анализе принятых основными и дополнительными ультразвуковыми преобразователями ультразвуковых колебаний вводят корректировку принятых соответствующими дополнительными ультразвуковыми преобразователями ультразвуковых колебаний, обеспечивающую разницу в положении вдоль продольной оси рельса основных и соответствующих дополнительных ультразвуковых преобразователей величиной, равной L-N.This is achieved by the fact that in the method of high-speed continuous ultrasonic monitoring of rails, which includes emitting ultrasonic vibrations from the rolling surface of the rail by means of the main ultrasonic transducers placed at predetermined radiation points on the longitudinal axis of the rail, receiving the reflected ultrasonic vibrations and measuring their parameters, from the analysis of which they are judged on the presence of defects, simultaneously with the radiation from the main points of radiation emit ultrasonic vibrations from additional t radiation points by means of additional ultrasonic transducers, each of which is placed at a distance L from the corresponding main ultrasonic transducer, selected from the expression L = (2n-1) N, where N is the scanning step, an are natural numbers from 3 to 100, while a joint analysis of ultrasonic vibrations adopted by the main and additional ultrasonic transducers introduces an adjustment of the ultrasonic vibrations adopted by the corresponding additional ultrasonic transducers, ensuring th difference in position along the longitudinal axis of the main rail and the corresponding quantity of additional ultrasonic transducers, equal to L-N.
Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.The specified technical result is provided by the totality of essential features.
Фиг.1 схематично иллюстрирует сущность изобретения. На фиг.2 показана структурная схема примера реализации изобретения (стрелками показаны направления излучения).Figure 1 schematically illustrates the essence of the invention. Figure 2 shows a structural diagram of an example implementation of the invention (arrows indicate the direction of radiation).
Для реализации способа искательную систему с блоками основных ультразвуковых преобразователей 1 и дополнительных ультразвуковых преобразователей 2, работающих преимущественно в импульсном режиме, устанавливают на поверхность катания 3 рельса. При этом в искательной системе могут быть использованы ультразвуковые преобразователи 1, 2, как излучающие лучи 4 ультразвуковых колебаний по направлению мобильного средства контроля, так и против направления движения (как это показано на фиг.2), что способствует выявлению разноориентированных дефектов 5 в рельсе. Каждый из дополнительных ультразвуковых преобразователей 2 размещают на расстоянии от соответствующего основного 1 ультразвукового преобразователя 2 на расстоянии L=(2n-1)N, где n=3-100 (натуральные числа). В i-й момент времени происходит излучение-прием лучей 4 ультразвуковых колебаний в рельс основными 1 и дополнительными 2 ультразвуковыми преобразователями. Затем искательная система перемещается вдоль рельса (на фиг.1 направление перемещения обозначено стрелкой). При получении сигнала о прохождении расстояния, равного 2N, в момент времени i+1 происходит новый цикл излучения-приема всеми ультразвуковыми преобразователями 1, 2. В момент времени i+2 и последующие моменты времени процесс возобновляется. При этом пропуск информации о дефекте 5 исключен в связи с тем, что необходимый шаг сканирования N, а значит и периодичность получения информации о дефекте 5 обеспечивается нахождением в этом положении дополнительного ультразвукового преобразователя 2 (фиг.1). Результаты контроля, полученные посредством основных 1 и дополнительных 2 ультразвуковых преобразователей, фиксируются и обрабатываются, после чего преимущественно с помощью программных средств анализируют совместно результаты контроля по каждой паре основного 1 и дополнительного 2 ультразвуковых преобразователей с введением корректировки расположения дефектов 5 по продольной оси рельса на величину L-N. Корректировка проводится таким образом, чтобы значения положения основного 1 и соответствующего дополнительного 2 ультразвуковых преобразователей отличались на величину N. Таким образом, имитируется нахождение дополнительного ультразвукового преобразователя 2 на расстоянии N от основного 1, т.е. обеспечивается необходимый шаг сканирования. Выбор нижней границы величины n=3 обусловлен реальными габаритными размерами ультразвуковых преобразователей 1, 2, т.е. при значении меньшем 3 заданное расстояние между ультразвуковыми преобразователями 1, 2 обеспечить невозможно, так как это расстояние будет меньше соответствующего габаритного размера ультразвукового преобразователя 1, 2. Выбор верхней границы n=100 обусловлен реальными габаритными размерами искательной системы, ограниченными ее конструктивными особенностями.To implement the method, the search system with blocks of the main ultrasonic transducers 1 and additional
Способ высокоскоростного сплошного ультразвукового контроля рельсов в соответствии с изобретением обеспечивает по сравнению с известными аналогичными способами повышение скорости ультразвукового контроля свыше 86 км/ч при сохранении его достоверности.The method of high-speed continuous ultrasonic monitoring of rails in accordance with the invention provides, in comparison with known similar methods, an increase in the speed of ultrasonic testing over 86 km / h while maintaining its reliability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148834/28A RU2440568C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Method for high-speed detailed ultrasonic inspection of rails |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148834/28A RU2440568C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Method for high-speed detailed ultrasonic inspection of rails |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2440568C1 true RU2440568C1 (en) | 2012-01-20 |
Family
ID=45785763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010148834/28A RU2440568C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Method for high-speed detailed ultrasonic inspection of rails |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2440568C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715885C1 (en) * | 2019-08-06 | 2020-03-04 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method of high-speed ultrasonic inspection of rails |
RU2756933C1 (en) * | 2021-01-25 | 2021-10-07 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method for high-speed ultrasonic flaw detection of long-dimensional objects |
RU2764571C1 (en) * | 2021-06-02 | 2022-01-18 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Ultrasonic method for detecting and evaluating rail welded joints in high-speed inspection |
-
2010
- 2010-11-30 RU RU2010148834/28A patent/RU2440568C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715885C1 (en) * | 2019-08-06 | 2020-03-04 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method of high-speed ultrasonic inspection of rails |
RU2756933C1 (en) * | 2021-01-25 | 2021-10-07 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method for high-speed ultrasonic flaw detection of long-dimensional objects |
RU2764571C1 (en) * | 2021-06-02 | 2022-01-18 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Ultrasonic method for detecting and evaluating rail welded joints in high-speed inspection |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101852774B (en) | Flaw detection system and flaw detection method | |
US7454973B2 (en) | Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection equipment | |
RU2521720C1 (en) | Method and device for welding zone imaging | |
US9759692B2 (en) | System and method of dynamic gating in non-destructive weld inspection | |
RU2019104572A (en) | LASER ULTRASONIC SCANNING FOR VISUALIZATION OF DAMAGE OR IMPACT | |
JP2007046913A (en) | Welded structure flaw detection testing method, and steel welded structure flaw detector | |
CN109085245B (en) | Method for determining defects in object to be detected and ultrasonic flaw detector | |
CN103713048A (en) | Ultrasonic field non-contact visualization method for nondestructive inspection and device thereof | |
CN105116054A (en) | Method and device for detecting surface defect of steel rail based on photoacoustic signals | |
RU2440568C1 (en) | Method for high-speed detailed ultrasonic inspection of rails | |
RU2758403C1 (en) | Method for assessing the performance of the search system of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails | |
CN104698089A (en) | Ultrasonic relative time propagation technology suitable for inclined crack quantifying and imaging | |
US20120216618A1 (en) | Methods and systems for imaging internal rail flaws | |
JP2008209231A (en) | Probe holder for detecting crack flaw in deck of steel floor panel, flaw detection device and flaw detection method | |
RU2764607C1 (en) | Method for non-destructive testing of cylindrical objects and automated complex for implementation thereof | |
RU2550825C1 (en) | Method of dynamic calibration of ultrasonic detector | |
Han et al. | Combination of direct, half-skip and full-skip TFM to characterize multi-faceted crack | |
RU2645818C1 (en) | Method for ultrasonic inspection of rail bases | |
CN106556858B (en) | A kind of ultrasonic signal excitation reception test macro | |
CN106556859B (en) | A kind of ultrasonic signal excitation reception test method | |
JP2009236620A (en) | Ultrasonic flaw detection method | |
US20140305219A1 (en) | Conical ultrasonic probe | |
JP2011122827A (en) | Array probe measuring method and array probe measuring instrument | |
JP2016027321A (en) | Ultrasonic inspection method and probe installation fixture | |
KR101321790B1 (en) | Crack Detection vehicle for railway |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |