钢轨踏面检测电磁超声表面波换能器优化设计

钢轨踏面疲劳裂纹的产生严重影响了列车的运行安全,及时有效对钢轨踏面裂纹进行检测与评价具有重要意义。电磁超声换能器(EMAT)具有非接触、无需处理粗糙表面,易于实现快速自动检测技术等优点,但是易受提离影响、换能效率低,因此需要对EMAT进行优化设计以提高其检测灵敏度。建立多根分裂曲折线圈接收EMAT的有限元模型,基于正交试验表,分析了曲折线圈导线宽度、高度和根数以及永磁铁尺寸、提离对接收电压信号幅值的影响规律。在此基础上,获得了表面波EMAT的最佳参数组合,并通过实验加以验证。研究结果表明,与传统EMAT线圈相比,多根分裂曲折线圈EMAT的接收信号幅值可以提高50.8%;利用A\B扫检测方法,表面波EMAT可以有效检出钢轨踏面裂纹。     

钢轨踏面硬化层超声表面波传播特性数值仿真

钢轨踏面硬化层的存在会影响超声表面波传播特性和缺陷检测结果。对此,本文对踏面硬化层-基体双层介质中的表面波传播特性进行了时域有限差分数值仿真。结果表明:两层声阻抗差异相同时,表面波幅值随硬化层厚度的增大而增大。声阻抗增加,层厚对幅值的影响更加显著。硬化层厚度相同时,表面波幅值随横波声阻抗的增大而减小。厚度增加,声阻抗对幅值的影响逐渐减弱。厚度增至2λ后,横波声阻抗对表面波幅值影响可忽略。