Устройство отображения рельсового дефектоскопа



Устройство отображения рельсового дефектоскопа
Устройство отображения рельсового дефектоскопа

 


Владельцы патента RU 2582298:

Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)

Использование: для оперативной оценки результатов ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство отображения рельсового дефектоскопа содержит подсистему измерения, содержащую несколько акустических блоков, каждый из которых содержит несколько электроакустических преобразователей, соединенных с многоканальным ультразвуковым дефектоскопом, устройство отображения результатов ультразвуковых зондирований на дисплее в виде мнемонического изображения рельса с акустическими блоками, напротив каждого из которых расположены метки электроакустических преобразователей, содержащихся в соответствующем акустическом блоке, устройство автоматического обнаружения дефектов по результатам ультразвукового зондирования, обеспечивающего выделение на дисплее меток акустических блоков и электроакустических преобразователей, обнаруживших дефект, а также отображение сигналов от дефектов и местоположение дефектов на мнемоническом изображении рельса. Технический результат: обеспечение возможности отображения наглядным образом дефектов в контролируемом изделии. 2 ил.

 

Заявляемое изобретение - устройство отображения рельсового дефектоскопа предназначено для оперативной оценки результатов ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии оператором.

Известен способ отображения результатов диагностики рельсового пути [1], использующий различные датчики состояния и 3D изображения рельсового пути, которые позволяют одному оператору охватить взглядом и оценить данные от разных систем контроля.

Достоинством и одновременно недостатком такой системы является обобщенный подход к анализу состояния, который позволяет с одной стороны комплексно оценить общее состояние пути, но не дает точного представления о конкретных проблемах.

Известны различные способы отображения результатов УЗ диагностики [2], стр. 16-17, в виде развертки типа В, содержащие изображения рельса для повышения наглядности.

Недостаток таких способов состоит в сложности наблюдения оператором одновременно за множеством отображений сигналов.

Возрастающие требования к качеству УЗ дефектоскопии привели к созданию многоканальных УЗ дефектоскопов [3], в которых делались попытки автоматизировать процесс обработки УЗ зондирований. Однако на сегодняшний день авторам неизвестны полностью автоматизированные устройства УЗ дефектоскопии сложных объектов, в частности рельсов.

Наиболее близким к заявляемому является диагностический комплекс рельсосварочного предприятия [4], того же Заявителя, который содержит подсистему измерения, содержащую несколько акустических блоков, каждый из которых содержит несколько электроакустических преобразователей (ЭАП), соединенных с многоканальным УЗ дефектоскопом, подсистему отображения результатов УЗ зондирований на дисплее в виде мнемонического изображения рельса с акустическими блоками, напротив каждого из которых расположены метки ЭАП, содержащихся в соответствующем блоке и полученные ими сигналы. Диагностический комплекс [4] содержит 8 акустических колес, в каждом из которых размещены до 10 ЭАП с различными схемами прозвучивания. Опыт применения комплекса «АВТОКОН-С» показал, что оператор не в состоянии наблюдать одновременно за 20 и более диаграммами сигналов, полученных от ЭАП (развертками типа В) без потери внимания и возможности пропуска дефекта. Для повышения качества УЗ диагностики потребовалось увеличить число каналов зондирований - до 12 в каждом блоке (что усугубило проблему) и обеспечить удобный интерфейс оператора со средствами УЗ дефектоскопии.

Таким образом, недостатком диагностического комплекса [4] является сложность анализа результатов измерений оператором-дефектоскопистом.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание простого и наглядного интерфейса между многоканальным УЗ дефектоскопом и оператором, обеспечивающего быструю и точную реакцию оператора на подозрительные объекты (потенциальные дефекты) в контролируемом изделии.

Для решения поставленной задачи устройство отображения рельсового дефектоскопа содержит подсистему измерения, содержащую несколько акустических блоков, каждый из которых содержит несколько электроакустических преобразователей, соединенных с многоканальным ультразвуковым дефектоскопом, устройство отображения результатов ультразвуковых зондирований на дисплее в виде мнемонического изображения рельса с акустическими блоками, напротив каждого из которых расположены метки электроакустических преобразователей, содержащихся в соответствующем акустическом блоке, снабжено устройством автоматического обнаружения дефектов по результатам ультразвукового зондирования, обеспечивающего выделение на дисплее меток акустических блоков и электроакустических преобразователей, обнаруживших дефект, а также отображение сигналов от дефектов и местоположение дефектов на мнемоническом изображении рельса.

Существенным отличием заявляемого изобретения по сравнению с прототипом является:

наличие устройства автоматического обнаружения дефектов по результатам ультразвукового зондирования, позволяющего автоматически выделять интересующие объекты УЗ дефектоскопии в контролируемом изделии по заданным критериям.

В прототипе стремятся отобразить все результаты измерений, что создает проблемы с наблюдением оператором одновременно нескольких окон. Это приводит к быстрой утомляемости оператора и возможным пропускам дефектов.

Выделение на дисплее меток акустических блоков и электроакустических преобразователей, обнаруживших дефект, отображения сигналов от них, а также местоположение дефекта на мнемоническом изображении рельса позволяет оператору реагировать только на предполагаемые дефекты, оперативно оценивать их и принимать решение.

В прототипе оператор вынужден наблюдать за результатами всех измерений.

Заявляемое изобретение иллюстрируют следующие графические материалы.

Фиг. 1 - структурная схема устройства отображения рельсового дефектоскопа, где:

1. Электроакустические преобразователи.

2. Акустические блоки.

3. Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп.

4. Компьютер.

5. Дисплей.

Фиг. 2 - экран дисплея устройства отображения рельсового дефектоскопа, где:

6. Мнемоническое изображение рельса.

7. Метки акустических блоков.

8. Метки электроакустических преобразователей.

9. Сигналы от ЭАП.

10. Метка акустического блока, обнаружившего дефект.

11. Метка ЭАП, обнаружившего дефект.

12. Сигналы от ЭАП, обнаружившего дефект.

13. Метка дефекта.

Электроакустические преобразователи 1 предназначены для излучения зондирующих и приема отраженных от дефектов УЗ сигналов.

Акустические блоки 2 в рассматриваемом случае выполнены в виде акустических колес, внутри которых расположены ЭАП. Колеса имеют эластичную оболочку и заполнены жидкостью, проводящей УЗ зондирующие сигналы. Такие колеса имеют надежный контакт с поверхностью рельса и хорошо пропускают УЗ зондирующие сигналы через пятно контакта.

Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп 3 предназначен для формирования зондирующих УЗ сигналов ЭАП, а также для приема и преобразования в цифровую форму отраженных сигналов. Работа дефектоскопа осуществляется по командам от компьютера 5.

Компьютер 4 предназначен для обработки и отображения результатов зондирований.

Подсистема автоматического обнаружения дефектов по результатам УЗ зондирования может быть реализована в многоканальном ультразвуковом дефектоскопе 3 путем установки порогов обнаружения (амплитуд эхо-сигналов, количества эхо-импульсов от дефектов) или в компьютере 4, путем программной обработки цифровых результатов зондирований.

Дисплей 5 обеспечивает отображение результатов УЗ зондирований в форме, удобной для оператора-дефектоскописта.

Работа заявляемой системы заключается в следующем.

Акустические блоки 2 под управлением соответствующих приводов перемещаются вдоль рельса. Содержащиеся в них ЭАП 1 по командам от компьютера 4 излучают зондирующие УЗ сигналы в соответствии с множественными схемами прозвучивания и временной диаграммой, исключающей взаимовлияние сигналов. Некоторые ЭАП 1, в том числе, переключаясь из режима излучения в режим приема, принимают отраженные (от дефектов) сигналы, которые принимает многоканальный УЗ дефектоскоп 3. Последний сравнивает амплитуду принятых сигналов с порогами обнаружения и передает номера ЭАП, в которых превышен порог обнаружения дефектов и полученные от них сигналы, в соответствующем виде.

В исходном состоянии, Фиг. 2 на дисплее 5 отображаются:

- мнемоническое изображение рельса 6;

- метки акустических блоков 7;

- метки электроакустических преобразователей 8;

- малогабаритные диаграммы сигналов от ЭАП 9;

- метки акустических блоков, обнаруживших дефект 10;

- метки ЭАП, обнаруживших дефект 11;

- сигналы от ЭАП, обнаруживших дефект 12, в том числе с увеличенной выноской.

В результате, оператор может оперативно обнаружить источник подозрительного на дефект сигнала: акустический блок 10, ЭАП 11 и местоположение дефекта в рельсе 13, не отвлекаясь на «пассивные каналы». Оценка диаграммы 12 позволяет оценить по полученным сигналам степень опасности дефекта и при необходимости повторить зондирование или перейти к ручным методам зондирования. Таким образом, заявляемое изобретение может быть реализовано, обеспечивает возможность наблюдения оператором одновременно множества (до сотни и более) работающих УЗ каналов дефектоскопии, и повышает качество выпускаемой продукции.

Источники информации

1. Патент RU 2446971.

2. Марков А.А., Шпагин Д.А. Регистрация и анализ сигналов ультразвукового контроля рельсов. Энциклопедия рельсовой дефектоскопии. Том 3. - СПб.: «Образование - Культура», 2003. - 148 с.

3. Патент RU 2227911.

4. Патент RU 139458.

Устройство отображения рельсового дефектоскопа, содержащее подсистему измерения, содержащую несколько акустических блоков, каждый из которых содержит несколько электроакустических преобразователей, соединенных с многоканальным ультразвуковым дефектоскопом, устройство отображения результатов ультразвуковых зондирований на дисплее в виде мнемонического изображения рельса с акустическими блоками, напротив каждого из которых расположены метки электроакустических преобразователей, содержащихся в соответствующем акустическом блоке, отличающееся наличием устройства автоматического обнаружения дефектов по результатам ультразвукового зондирования, обеспечивающего выделение на дисплее меток акустических блоков и электроакустических преобразователей, обнаруживших дефект, а также отображение сигналов от дефектов и местоположение дефектов на мнемоническом изображении рельса.



 

Похожие патенты:

Использование: для неразрушающего контроля качества сварных швов с использованием метода акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что акустическое устройство обнаружения и определения местоположения дефектов в сварных швах содержит измерительный канал, включающий установленный на безопасном расстоянии от сварного шва преобразователь акустических сигналов, первый предварительный усилитель, полосовой фильтр, а также первый аналого-цифровой преобразователь, блок оперативного запоминания акустических сигналов и компьютер с монитором отображения выходных данных, при этом оно снабжено коммутатором, включенным между выходом преобразователя акустических сигналов и входом первого предварительного усилителя, первым амплитудным дискриминатором, соединенным с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, вход которого подключен к выходу полосового фильтра, вход которого подключен к выходу первого предварительного усилителя, вторым амплитудным дискриминатором, причем выходы первого амплитудного дискриминатора соединены с соответствующими входами блока оперативного запоминания акустических сигналов и второго амплитудного дискриминатора, блоком записи эталонных сигналов, вход которого соединен с выходом второго амплитудного дискриминатора, блоком вычисления нормированных взаимно корреляционных функций и их максимальных значений.

Изобретение относится к области определения одной из основных характеристик шумоизолирующих материалов - коэффициента их звукопоглощения. Способ оценки звукопоглощения волокнисто-пористых материалов заключается в измерении удельного сопротивления протеканию потоком воздуха RS и определении коэффициента звукопоглощения α на заданной частоте по регрессионным уравнениям, связывающим RS и α.

Изобретение относится к области ракетной и измерительной техники и может быть использовано при выходном контроле на предприятии-изготовителе корпуса ракетного двигателя и входном контроле на предприятии-изготовителе твердотопливного заряда.

Использование: для дефектоскопии изделий из титановых сплавов непосредственно после отливки с применением ультразвуковых волн для обнаружения внутренних дефектов.
Использование: для определения состояния подземной части железобетонных опор контактной сети. Сущность заключается в том, что возбуждают собственные колебания опоры, воздействуя на опору ударным импульсом в зоне раздела подземной и надземной частей, а о состоянии подземной части опоры судят по зависимости частот и энергий колебаний от времени из получаемой спектрограммы, сравнивая спектрограмму с эталонными спектрограммами для остродефектной, дефектной и нормальной опор данного типа.

Использование: для определения толщины стенки трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют толщину стенки трубопровода как функцию от положения с использованием распространения ультразвука.

Использование: для контроля качества сварки металлических деталей. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют ультразвуковое зондирование деталей в окрестности сварки, прием и оценку отраженных ультразвуковых сигналов, при этом дополнительно оценивают отраженные ультразвуковые сигналы от структурных неоднородностей металла деталей в зоне термического влияния и настраивают чувствительность ультразвукового дефектоскопа относительно уровня этих сигналов.

Изобретение относится к области неразрушающего ультразвукового контроля изделий и используется при контроле качества продольных и кольцевых швов, а также контроле качества изделий.

Устройство относится к средствам для дистанционного контроля высоковольтного электрооборудования, находящегося под напряжением, и может быть применено в электроэнергетике.

Использование: для неразрушающего контроля дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что посылают зондирующий электромагнитный сигнал на преобразователь, возбуждающий в контролируемом образце поверхностные акустические волны, при этом на преобразователь периодически подается зондирующий электромагнитный импульс, в котором частота дискретно меняется по линейному закону, производится измерение частотной зависимости комплексного коэффициента отражения S11 этого преобразователя ПАВ и последующее Фурье- преобразование полученной частотной зависимости, по которому можно определить местоположение и величину дефекта по амплитуде и задержке отраженных от него ПАВ, причем длительность зондирующего электромагнитного импульса выбирается таким образом, что измерения на каждой частоте ведется некоторое время, за которое ПАВ проходит расстояние большее, чем удвоенное расстояние между преобразователем и дефектом, частота заполнения электромагнитного импульса формируется с помощью цифрового синтезатора частоты.

Использование: для неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что электромагнитно-акустический преобразователь для контроля изделий из ферромагнитного материала содержит каркас из немагнитного материала, в котором закреплены узел подмагничивания и выполненные в виде последовательно разнесенных в пространстве решеток излучатель и приемник, при этом приемник размещен на обращенном к изделию полюсе постоянного магнита или электромагнита узла намагничивания, а излучатель размещен на держателе, закрепленном в корпусе, при этом шаг между синфазными проводниками приемника пропорционален длине возбуждаемой волны, а шаг между синфазными проводниками излучателя пропорционален удвоенной длине возбуждаемой волны. Во втором варианте исполнения приемник размещен между двумя обращенными к изделию магнитными полюсами различной магнитной полярности узла намагничивания. Технический результат: повышение достоверности контроля изделий из ферромагнитных материалов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для ультразвукового контроля изделия по всему сечению. Сущность: заключается в том, что на поверхность контролируемого изделия устанавливают систему пьезоэлектрических преобразователей, чередующих работу совмещенного и раздельного режимов излучения-приема ультразвуковых колебаний и, перемещая систему пьезоэлектрических преобразователей вдоль продольной оси контролируемого изделия, излучают в него наклонным пьезоэлектрическим преобразователем ультразвуковые колебания и регистрируют эхо-сигналы, отраженные от вертикальных, вертикально ориентированных, горизонтальных и горизонтально ориентированных стандартных и нестандартных отражателей (дефектов), расположенными в проекции плоскости распространения ультразвуковых колебаний в контролируемом изделии одним или множеством прямых пьезоэлектрических преобразователей, при этом излучение ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие производится одним пьезоэлектрическим преобразователем с заданным углом ввода ультразвуковых колебаний, а прием эхо-сигналов одним или множеством прямых пьезоэлектрических преобразователей с углом приема эхо-сигналов 0° в одном цикле. Признаком регистрации отражателей в контролируемом изделии является одновременное срабатывание индикатора при превышении порогового уровня амплитуды эхо-сигналов отраженной дифракционно-продольной волны, возбужденных прошедшей преломленной трансформированной дифракционно-продольной волной, отраженной поперечной волны и отраженной трансформированной дифрагированной продольной волны, возбужденных прошедшей преломленной трансформированной поперечной волной, и ослабление амплитуды эхо-сигналов отраженной дифракционно-продольной волны, отраженных от противоположной параллельной поверхности ввода ультразвуковых колебаний и возбужденных прошедшей преломленной трансформированной дифракционно-продольной волной. Технический результат: повышение достоверности и точности контроля. 2 з.п. ф-лы, 20 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) и может быть использовано для определения механических напряжений и деформаций элементов сложных конструкций расчетно-экспериментальным методом. Сущность: осуществляют проведение прямых измерений напряжений в контрольных точках, определение НДС по результатам расчета методом конечных элементов с использованием результатов прямых измерений для корректировки расчетной схемы. Осуществляют выполнение прямых измерений именно методом акустоупругости, позволяющим определить не поверхностные, а усредненные по толщине стенки напряжения, и процедуру определения силовых граничных условий, действующих на каждый элемент сложной конструкции непосредственно по результатам прямых измерений напряжений с последующим выполнением уточняющего прочностного расчета. Технический результат: повышение достоверности расчетной оценки напряженно-деформированного состояния элементов сложных конструкций при выполнении расчета методом конечных элементов за счет определения силовых граничных условий расчетной модели по результатам измерения напряжений инструментальными методами.

Использование: для неразрушающего контроля литых корпусных деталей. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют секторное сканирование датчиком ФАР посредством качания луча с одновременным перемещением датчика ФАР по участку контроля сначала в поперечной, а затем в продольной плоскости в прямом и обратном направлении, причем направление перемещения датчика ФАР осуществляют в плоскости качания луча, проводят автоматическую запись результатов ультразвукового контроля совместно с записью координат перемещений датчика ФАР на поверхности участка контроля, посредством анализа записанных данных для каждого угла ввода секторного сканирования находят координаты ФАР на поверхности участка контроля, в которых амплитуда эхо-сигнала превышает уровень фиксации амплитуды эхо-сигнала, соответствующий дефекту, по найденным координатам на поверхности участка контроля и с учетом углов ввода секторного сканирования для каждой координаты, на которых определена максимальная амплитуда эхо-сигнала, определяют координаты точек в сечении отливки с амплитудой эхо-сигнала, превышающей уровень фиксации, причем условную протяженность дефекта определяют как расстояние между крайними положениями проекции определенных точек на плоскость сканирования. Технический результат: повышение достоверности выявления дефектов литых корпусных изделий. 4 ил.

Использование: для обнаружения и контроля дефектов изделий из металла. Сущность изобретения заключается в том, что металлическое изделие сканируют зондирующим сигналом, формирующимся передающим устройством, а возникающий в дефектном металлическом изделии сигнал принимают с помощью приемного устройства, при этом зондирующий сигнал формируют в виде 1-й гармоники сигнала, а в качестве отраженного от металлического изделия принимают 3-ю гармонику этого сигнала, возникающую в дефекте. Технический результат: повышение достоверности обнаружения дефектов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для исследования дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ исследования дефектов включает в себя: первый этап подачи высокочастотного сигнала во множество катушек индуктивности, которые расположены смежно по отношению друг к другу таким образом, что они частично накладываются друг на друга, в электромагнитном ультразвуковом зонде для генерации ультразвукового колебания в исследуемом объекте; второй этап приема B-эха ультразвукового колебания с использованием каждой из множества катушек индуктивности; третий этап приема F-эха ультразвукового колебания с использованием каждой из множества катушек индуктивности; четвертый этап корректировки интенсивности сигнала B-эха, принятого каждой из множества катушек индуктивности, на основе рабочего состояния каждой из множества катушек индуктивности; и пятый этап вычисления отношения посредством деления интенсивности сигнала F-эха на интенсивность скорректированного сигнала B-эха для каждой из множества катушек индуктивности и оценки внутреннего дефекта исследуемого объекта на основе результата вычисления отношения. Технический результат: повышение точности оценки внутреннего дефекта независимо от изменения промежутка между поверхностью обследуемого объекта и катушкой индуктивности. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Использование: для определения среднего диаметра зерна металлических изделий посредством ультразвукового излучения. Сущность изобретения заключается в том, что определение среднего диаметра зерна DЗ металла выполняют с использованием градуировочного графика отношения U′ величины структурного шума USN к импульсу релеевской волны UR, описываемого линейной зависимостью DЗ=a+b·U′, где a и b - структурные коэффициенты. При этом устройство для определения среднего диаметра зерна металлических изделий дополнительно предварительно калибруют, проводя испытания n образцов, вычисляя n значений отношения U′ и измеряя с помощью металлографического светового микроскопа n соответствующих им значений среднего диаметра зерна DЗ испытываемых образцов. Технический результат: обеспечение возможности высокой точности определения среднего диаметра зерна металлических изделий. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: для оценки качества участка сварки в стальном материале неразрушающим методом с использованием ультразвуковых волн. Сущность изобретения заключается в том, что модуль задания точки измерений задает произвольную точку измерений рядом с участком сварки внутри стального материала и предполагает виртуальную отражающую поверхность, которая содержит эту точку измерений и параллельна направлению линии сварки. Вычислительный модуль для управления матричным зондом передает ультразвуковые волны в виде волны сдвига, удовлетворяющие произвольному выражению, и фокусирует их в точке измерений через согласующую среду под заданным углом падения относительно виртуальной отражающей поверхности. Модуль выделения уровня эхо-сигнала регистрирует отраженные волны переданных ультразвуковых волн на границе раздела между участком основного металла и участком сварки. Контроллер оценивает форму участка сварки на основе отраженных волн. Технический результат: повышение достоверности оценки качества участка сварки в стальном материале. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 26 ил.
Наверх