使用相控阵技术检测火车轮

背景

在火车轮的制造和维护部门，针对火车轮的检测，有着极为严格的规定。为了达到并超过这些严苛的标准，奥林巴斯提供了在车轮制造过程中或车轮重塑外型后的在役使用过程中，用于检测铸造或锻造车轮的性能强大且灵活易用的超声仪器、专用软件和交钥匙系统。

典型的检测程序

制造后检测

在铸造或锻造车轮的过程中，可以使用超声相控阵技术检测车轮的轮缘。车轮的其余部分可以使用磁粉检测方式进行检测。

轮缘的检测是通过在胎面上放置一个线性相控阵探头，并在轮缘的侧面放置另一个线性相控阵探头来完成（图1）。

在检测的过程中，还可以使用第三个线性相控阵探头对轮毂进行检测。还可以从轮毂的两侧对轮毂进行检测（图2）。

图1. 使用两个线性相控阵探头对轮缘进行检测。

图2. 使用第三个线性相控阵探头对轮毂进行检测。

在役检测

在役火车轮需要定期重新修复外形。在这个过程中，将车轮上磨损的材料去除，再装上新的材料，使车轮恢复到其最初的外形。当重塑外型的工作完成之后，需要使用线性相控阵探头从车轮的踏面处再次检查轮缘，然后才可以将火车轮重新投入使用（图3）。一般来说，在这种应用中使用一个5 MHz，128个晶片的相控阵探头，进行线性扫查，就可以覆盖需要检测的区域（图4）。

图3. 使用线性相控阵探头检测车轮的踏面。

图4. 线性扫查

系统性能

检测胎面所使用的检测方案可以探测出大小相当于直径1到3.2毫米平底孔的缺陷。典型的盲区是从轮缘表面算起的10到5毫米的区域。使用软件中的特殊功能，可以进一步减小盲区。

图5. 解决方案可以快速完成车轮检测。

图6. 用于车轮检测的专用软件

为了满足在制造车轮的过程中对车轮进行检测的要求，可以在可重复性为2 dB，信噪比（SNR）为22 dB，典型的盲区大于6毫米的情况下，对轮缘进行检测，以探测到大小相当于直径3毫米平低孔的缺陷。检测的速度范围为每秒钟4英寸到8英寸，因此检测人员可以在不到30秒的时间内检测一个36英寸的车轮。这个检测程序达到或超过了以下国际火车轮检测的标准：EN13262、 ISO5948和AAR M-107/M-208。