超声导波在铁轨故障检测方面的应
浅谈超声波检测在钢轨探伤中的应用
浅谈超声波检测在钢轨探伤中的应用发布时间：2022-01-20T07:48:47.121Z 来源：《防护工程》2021年30期作者：杨昊楠[导读] 伤损产生后发展速度快,易造成钢轨折断等重大事故，严重影响铁路运输安全。
因此钢轨探伤检测工作,是保证铁路安全运营的基础工作之一。
呼和浩特铁路局集团公司包头工务段探伤车间内蒙古包头 014040摘要：随着我国经济水平腾飞，铁路发展也逐渐进入新篇章，为国民的出行带来便捷。
作者针对小型钢轨探伤仪在铁路线路维修检测中的应用进行了研究，浅谈了对超声波钢轨探伤技术，及其在铁路线路维修检测中的应用和重要性的一些认识。
关键词：钢轨探伤仪；超声波探伤；钢轨伤损随着我国铁路列车运行不断发展，运营里程不断延伸，运营速度不断提高，线路无缝化技术的大范围应用，钢轨伤损也随之增加。
列车在加速、制动和通过钢轨接头、焊缝、岔区、曲线等地段时,会加重对钢轨的冲击、挤压、摩擦、和弯曲作用；列车不断提速和轴重的增加,特别是在我国北方地区，冬季气温低，昼夜温差大，钢轨内部拉应力大，更是加快了钢轨伤损的发展速度。
在这些应力的作用下,钢轨非常容易产生疲劳性伤损。
伤损产生后发展速度快,易造成钢轨折断等重大事故，严重影响铁路运输安全。
因此钢轨探伤检测工作,是保证铁路安全运营的基础工作之一。
作为一名钢轨探伤工就要熟悉了解钢轨探伤仪器原理结构并熟练使用，全面掌握探伤的基础知识，把所学到的知识与实际情况相结合。
才能做到及时地发现并准确的判断钢轨伤损。
做到在钢轨探伤中不漏检，不误检。
一、钢轨无损检测：超声波探伤在目前钢轨探伤中普遍使用超声波探伤（UT）、涡流探伤（ET）、射线探伤(RT)、磁粉探伤(MT)、渗透探伤(PT)五种方法。
其中，超声波探伤是一种很重要的方法，有不可取代的优势。
超声波本质是一种机械波，靠振动在弹性介质内传播，振动频率一般高于20k赫兹（Hz）。
被检对象材质的不同，其工作频率也不同。
在进行无损检测时，超声波的工作频率为0.2～25MHz，最常用的频段为0.5～10MHz。
超声波探伤技术在钢轨探伤领域的应用及其局限性
超声波探伤技术在钢轨探伤领域的应用及其局限性摘要：超声波技术是无损检测技术的关键手段之一，广泛应用于高速列车钢轨焊缝的检测。
钢轨铝热焊超声波探伤采用超声波原理。
探头将声频发送到钢轨内部，当声波遇到钢轨内部组织或缺陷时，接收来自声波反射面的回波，通过对雷达回波的分析，得到了被检钢轨焊缝的损坏情况。
关键词：超声技术；钢轨探伤；应用前言：频率>20kHz的机械波是超声波。
超声波具有专一性、集中性、瞬时速度高等特点。
在不同的媒质界面中，超声波的大部分动能会被表面反射。
超声波具有很强的穿透特性，基本上可以在所有物体中传播。
钢轨焊接质量的好坏直接关系到铁路货运的安全、焊接方法不当造成的焊接缺陷等，需要及时采用无损检测技术进行检验，超声波检测是一种合理的检验方法。
近年来，超声相控阵无损检测技术在工业生产领域得到了很好的应用。
可用于钢轨焊缝检测，提高检测效率。
超声波相控阵光束聚焦具有强大的动能，在基本的超声波检测中可以防止泄漏，使用超声波探伤仪进行钢轨铝热焊探伤时，钢轨中的缺陷会相互影响，产生传输波，进而检测出缺陷，一般采用纵斜波探头进行无损检测，传输的数据信号更容易被探头接受。
一、探伤的原理及常用探伤方法1.1探伤的基本原理(1)单脉冲反射器检测基本原理。
超声波发射到两种不同材料的边界条件，产生反射面，同一探头可用作发送和接收。
(2)单脉冲投影判断的缺点。
根据单脉冲波或通过工件产生的动能转换，单脉冲投影将发送和接收放置在被检零件两侧的探头，以确保探头与样品之间的良好声耦合。
(3)共振法的基本原理。
当被测工件的厚度为超声波半波长的非负整数时，会引起共振，使用相邻共振差来测量工件的厚度。
1.2常用探伤方法现阶段钢轨铝热焊探伤设备主要是数据焊接通用探伤仪。
该设备是一款全智能设备，显示屏大，功能齐全，重量轻。
适用于公共工程系统的钢轨焊接和轨道列车传动轴的探伤。
关键是对接头焊缝进行年检和再诊断，可以区分焊接损伤状态，对已经发生的损伤进行探伤，可以准确定位和定量分析。
超声波检测在铁路铁轨探伤中的应用研究
超声波检测在铁路铁轨探伤中的应用研究随着铁路交通的不断发展和扩张，铁路铁轨的安全问题日益引起关注。
为了保障列车运行的安全和顺畅，超声波检测技术被广泛应用于铁路铁轨的探伤中。
本文将探讨超声波检测技术在铁路铁轨探伤中的应用研究，以及对铁路铁轨安全的重要意义。
一、超声波检测技术简介超声波检测技术是利用超声波在材料中传播特性和反射特性来检测材料内部缺陷或异常的一种无损检测方法。
该技术通过发射和接收超声波脉冲，根据超声波在材料中传播速度变化和反射特征来分析材料内部的缺陷情况。
其优势在于不需要破坏性地进行检测，能够精确、快速地发现材料的异常情况。
二、超声波检测在铁路铁轨中的应用1. 表面缺陷检测超声波检测技术可用于检测铁轨表面的裂纹、疲劳损伤等缺陷。
通过将超声波传感器沿着铁轨表面移动，可以实时监测表面的缺陷情况，并及时采取维修措施。
这种方法不仅能够有效检测铁轨表面的微小缺陷，还能够提前预警潜在的问题，防止事故的发生。
2. 轨道内部缺陷检测除了表面缺陷，超声波检测技术还可用于检测铁轨内部的缺陷，如腐蚀、空洞或结构松懈等。
通过将超声波传感器插入铁轨内部，可以检测轨道内部的异常情况，并及时修复或更换受损部分，确保铁轨的完整性和稳定性。
3. 轨距测量超声波检测技术还可用于测量铁路轨道的轨距。
通过发射超声波脉冲并接收其反射信号，根据信号的时间差来计算轨距的大小。
这种方法能够快速、准确地测量轨距，并及时调整轨道的位置，确保列车行驶的平稳性和安全性。
三、超声波检测技术的优势和意义超声波检测技术具有以下几个优势和意义：1. 无损检测：超声波检测技术无需破坏性地进行，能够准确、有效地发现铁路铁轨的异常情况，同时不会对铁轨的正常使用造成干扰。
2. 高精度：超声波检测技术能够对铁路铁轨进行精确的缺陷检测，能够发现微小的问题，防止问题进一步扩大。
3. 实时监测：超声波检测技术能够实时监测铁路铁轨的情况，可以及时采取维修或更换措施，确保铁路运营的安全和顺畅。
刍议钢轨无损检测中的超声导波技术
刍议钢轨无损检测中的超声导波技术摘要：在社会经济快速发展的时代背景下，铁路、高铁等交通运输领域也得到了飞速发展，其中钢轨是承载列车运行的基础，是车辆运行安全的保障。
在钢轨的日常应用过程中，很容易受各种外界因素的影响而导致其出现一定的损坏和质量安全隐患，一旦出现未及时发现的钢轨损坏会严重影响后期的交通运行安全。
超声导波无损检测技术中钢轨超声导波的波结构能够在远距离、无损坏的基础上完成钢轨损坏部位的精准检测，因此本文通过简析超声导波技术，分析超声导波技术在钢轨无损检测中的价值体现，探讨钢轨无损检测中超声导波技术的应用方法，以帮助人们正确认识、深入研究、高效应用超声导波无损检测技术，从而在保障轨道运行安全的基础上，进一步推动我国轨道运输行业的持续发展。
关键词：钢轨；无损检测；超声导波技术引言随着城市交通运输网络的形成与完善，轨道交通在为人们出行带来便利的同时，交通运输安全事故也频发。
城市环境复杂多变，铁路因其自身特性导致其在运行过程中线路长、承重大、耗时多，而钢轨作为保证整个铁路交通运行安全的基础，虽然我国工业生产水平的不断提高使得钢轨性能得到了优化和完善，但目前钢轨损伤数量依旧逐年上涨，因此如何及时并精准定位发现钢轨损伤，已成为当前轨道交通行业领域需要关注的重要问题。
超声导波无损检测技术能够根据不同介质反射传导的波形不同而完成轨头、轨腰和轨底的无损探伤，可以实现全截面的覆盖式检测，其检测距离长、耗时短、结果精准，因此采用超声导波无损检测技术检测钢轨的损伤情况对保障轨道交通运输安全具有重要作用【1】。
1.简析超声导波技术超声导波技术是指利用大于20kHz频率声波具有的独特反射特性和传导特性，来实现探测对象的物理特性检测，以帮助人们明确检测对象存在的损伤。
因超声导波技术的探测范围较广、传播效果衰减小、检测效率较高、经济成本较低等特性而被广泛应用在管道、钢轨等大型构件的损伤检测中【2】。
超声导波技术相比其他超声波能够实现在固体、液体以及气体中的相对稳定传播，因此其对检测环境的要求较小且传导特性良好；由于不同介质的密度不同使得其产生的反射现象也不同，而超声导波的反射特性更加优秀，尤其是在钢轨等固体对象的检测过程中，其检测效果更加明显和精准；但超声导波通过介质之后会因为被介质吸收自身能量而出现一定的衰减特性，因此在实际检测过程中需要严格控制超声导波的衰减程度才能保证检测结果的有效性。
超声波技术在钢轨缺陷检测中的应用分析
超声波技术在钢轨缺陷检测中的应用分析摘要：随着铁路运输的快速发展，保证铁路运输的安全和可靠成为一个非常重要的问题。
而钢轨作为铁路运输的基础设施之一，其安全性和完整性对列车的行驶安全具有重要意义。
钢轨缺陷的检测是确保铁路运输安全的重要环节之一。
本文将介绍超声波技术在钢轨缺陷检测中的应用，包括原理和方法，并分析其优势和局限性。
1. 引言钢轨运输是一种高速、大负荷、长周期工作条件下的结构。
长期以来，钢轨缺陷检测一直是保障铁路运输安全的重要环节。
而超声波技术作为一种无损检测方法，已经在钢轨缺陷检测中得到广泛应用。
超声波技术通过对钢轨进行超声波的发射和接收，来检测钢轨内部的缺陷，并通过分析超声波信号的变化来判断钢轨的健康状况。
2. 超声波技术的原理超声波技术是将超声波在材料中的传播和反射特性进行观测和分析的一种方法。
超声波在传播过程中会遇到不同的材料界面，从而发生反射、折射等现象。
钢轨缺陷通常会引起超声波信号的发生改变，如振幅的变化、出现回波强度不均匀的情况等。
通过对超声波信号的变化进行分析，可以确定钢轨中的缺陷位置、尺寸和类型。
3. 超声波技术的方法超声波技术的方法可以分为传统方法和先进方法。
传统方法包括轴向传播法、轴向射线法、剪切传播法等。
这些方法主要通过观测超声波在钢轨中的传播速度和振幅变化来判断钢轨是否存在缺陷。
先进方法包括相控阵超声波检测技术、多向传播等。
这些方法通过对超声波的波形进行高精度测量和分析，可以更准确地确定缺陷并对其进行定位。
4. 超声波技术的优势超声波技术在钢轨缺陷检测中具有很多优势。
首先，超声波技术可以实现对钢轨内部的缺陷进行无损检测，不需要对钢轨进行拆卸或破坏性的检测。
其次，超声波技术对不同类型的缺陷都具有较好的检测能力，如裂纹、缺口、脱落等。
另外，超声波技术可以对钢轨进行全面、快速的检测，提高工作效率和准确性。
5. 超声波技术的局限性虽然超声波技术在钢轨缺陷检测中具有很多优势，但也存在一些局限性。
钢轨无损检测中的超声导波技术分析
钢轨无损检测中的超声导波技术分析摘要：无损检测(NDT)是一系列用于检测材料、结构以及部件中缺陷和不连续性的物理方法。
常规无损检测包括射线检测(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)和涡流检测(ET)等五种检测方法。
相对来说，超声导波是一种新型的检测技术，广泛应用于检测金属管道的腐蚀情况。
关键词：钢轨；无损检测；超声导波技术引言在轨道交通大力发展的环境下，越来越多铁路轨道安全及运营维护问题也随之而来。
伴随着轨道交通的大范围服役，轨道病害问题不断出现。
尽管目前我国无砟轨道系统整体服役良好，但在列车循环往复动力及复杂环境条件的共同作用下，轨道结构在服役过程中也涌现出不同类型的病害，如若不及时发现处理，严重时会对轨道结构的安全服役造成极大隐患。
因此，研究提出针对轨道病害的识别与评价方法具有重要意义。
1超声导波技术检测时，首先向激励线圈通入大电流脉冲，产生交变磁场；激励线圈附近的铁磁性材料由于磁致伸缩效应受到交变应力作用，从而激励出超声脉冲。
当管道中存在缺陷时，会引起检测线圈的磁通量发生变化，检测线圈将磁通量变化转换为电压信号；通过测量检测线圈的感应电动势就可以测量反射回来的超声导波信号的时间和幅度，从而获取缺陷的位置和大小等信息。
2钢轨表面伤损的物理检测方法主要有涡流、漏磁、超声波、激光扫描、声发射等方法，此类伤损检测方法存在效率低、检测速度慢、分类精度低、成本高、受人为因素影响大等问题，不利于对钢轨表面伤损进行快速、准确的检测。
而基于深度学习的目标检测算法则具有检测精度高、速度快且智能化的特点，主要分为基于无区域提名和基于区域提名的两类目标检测算法。
其中，基于无区域提名目标检测算法主要以YOLO系列单击多盒检测器为主，该类算法将生成候选框和分类回归合并成一个网络中，降低了网络计算的复杂度，提高了目标检测速度，基于区域提名的目标检测算法对多目标检测或小目标检测的精确度较高，检测效果较为理想。
超声波探伤技术在钢轨焊缝探伤中的应用杨璟
超声波探伤技术在钢轨焊缝探伤中的应用杨璟发布时间：2021-11-06T03:43:50.956Z 来源：基层建设2021年第24期作者：杨璟[导读] ：超声波技术是无损检测技术的主要方法之一，广泛应用于高速列车钢轨焊缝的检测中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特工务段内蒙古呼和浩特市 010000摘要。
钢轨焊缝超声探伤采用超声波技术，探头将声波发送到钢轨内部，当声频撞击钢轨内部组织或缺陷反射回波时，通过对回波的分析，得到了被检钢轨焊缝的损伤情况。
关键词：声波技术；高铁钢轨；焊缝探伤前言：频率>20kHz的机械波是超声波。
超声具有方向集中性、加速度高等特点，在不同的媒介中，超声波的大部分动能会被反射。
超声波具有很强的穿透力，几乎可以在任何材料中传播。
钢轨焊缝质量的好坏直接影响到铁路运输的安全。
因焊接操作方法错误引起的焊接缺陷需要立即采用无损检测技术进行检测，超声波技术是一种合理的检测方法。
近年来，超声相控阵检测技术在工业领域上得到了很好的应用，可用于钢轨焊缝检测以提高检测效率，超声相控阵束聚焦具有强大的能俩，可以防止在超声波检测中出现泄露。
使用超声波探伤仪进行钢轨焊缝探伤时，钢轨中的缺陷会相互影响，产生衍射波，进而检测出其中的缺陷。
一般采用纵斜波探头进行探伤检测，衍射信号更容易被探头接受。
一、探伤原理及常用探伤方法1.1 探伤的基础原理探伤是对材料工件和部件进行无损检测和分析，探伤方法可分为6大类70种。
常见的探伤方法有超声，射线、渗透、磁粉与涡流等5种。
超声波检测在使用超声波在材料中传播时，遇到界面反射的声信号来检测被测物体的缺陷。
超声波探伤的基础原理分为脉冲反射、投影和共振法。
（1）脉冲反射检测原理。
利用超声波入射到2种不同介质交界面发生反射。
可采用同一探头兼作发射接收。
（2）脉冲投射判断缺陷。
根据脉冲波或穿透工件的能量变化，脉冲投射将发射、接收探头置于被检测件两侧，保证探头与试件间良好的声耦合。
超声波探伤技术在钢轨探伤领域的应用及其局限性
超声波探伤技术在钢轨探伤领域的应用及其局限性摘要：超声波的探伤技术凭借着独特的穿透能力和可反射的优势，得到广泛应用，特别是在钢轨探伤工作中得到了较大重视。
人们就利用超声波的无损探伤技术，对钢轨中损伤进行及时的发现，便于及时修理，以确保铁路的运输安全和乘客安全，为人类做出较大贡献。
但是其技术因为有着耗未知等局限性，需要人们积极的探索解决措施。
本文主要基于作者实际工作经验，简要的分析超声波的探伤技术原理，并且探讨其在钢轨探伤领域的应用，希望对相关从业人员有所帮助。
关键词：钢轨探伤；超声波探伤技术；应用前言：人耳可以察觉到声波频率在20Hz-20000Hz 之间，频率不在整个范围内的声波是不能被人耳察觉的。
超声波在实际生产中，不能经过人耳察觉，频率高出20000Hz，低于 20Hz 的声波称为是次声波。
因为物体高频率的震动出现声波，与其他声波相比，有着比较良好的定向性，将其应用在各探测中。
人们经过利用其良好的穿透性能、可反射的特点，将其应用在金属材料的探伤工作中。
在现阶段，人们逐渐把超声波的探伤技术应用在检测管道、检测焊缝、钢轨探伤等的项目上，这对确保物质运输的效果和人身的安全有一定的贡献。
因为其技术现还处在发展中，没有全面的解决其局限性的问题。
如果说客观上只能探测少量规则的缺陷、耦合剂黏度较低，主观方面的操作人员技术不够熟练、清理习惯没有等等，我们还需加强对超声波探伤技术的完善。
1 超声波探伤技术的原理分析1.1 超声波超声波在金属材料中体现出穿透性的特点，在两个不同界面的交界位置，能够实现发射，在超声波探伤的过程中，材料自身、缺陷的位置都是两种不同的界面，部分超声波在这时候反射回超声波的探头，在计算机中绘制出比较直观地图像，进而有效的确定出损伤的位置，超声波在液体和固体的传播速率方面较大，气体的传播速率则是较小。
因此，在钢轨探伤阶段，我们需要避免超声经过气体介质。
1.2 超声波的换能器超声波换能器还称为是超声波的探头，把电能低损耗转化成机械能，在探伤过程中，积极的承担了发射超声波、接收回波任务。
钢轨焊缝超声波探伤方法的研究与应用
钢轨焊缝超声波探伤方法的研究与应用发布时间：2021-10-23T19:31:26.383Z 来源：《基层建设》2021年第20期作者：单兵兵[导读] 摘要：高速铁路线路要求有着足够的平滑，但是因为铁路钢轨都是分段进行铺设的，钢轨之间出现较大的焊缝。
中国铁路北京局集团有限公司石家庄工务段河北石家庄 050091摘要：高速铁路线路要求有着足够的平滑，但是因为铁路钢轨都是分段进行铺设的，钢轨之间出现较大的焊缝。
钢轨的焊缝要比钢轨自身力学指标要低一个等级，所以钢轨焊缝的位置极易产生缺陷，提高断轨概率。
超声波的探伤主要是全新无损检测技术，经过对其合理应用可以找出钢轨焊缝缺陷问题，尽可能的保证其列车运行安全。
基于此本文主要从作者实际工作经验入手，分析钢轨焊缝超声波探伤方法，希望对有关从业人员带来帮助。
关键词：钢轨焊缝；超声波探伤技术；应用前言无缝线路的钢轨主要是因为消除钢轨衔接缝隙，所以能够提高列车的行驶舒适度、安全性，对其车轮、线路的维护成本进行降低，这就是高速铁路安全运行的关键基础。
在钢轨焊接过程中，因为焊接方法、材料和工艺方面的差异性，焊缝经常会出现一些缺陷问题，若是不对其缺陷及时检测，就会在后续使用过程中产生疲劳裂纹，致使钢轨的折断。
结合有关调查分析得知，近些年我国大约就有三分之二的断轨都是发生在焊缝、焊缝热影响区部位，还需要全面做好焊缝位置探伤处理，确定出其缺陷部位，及时采取合理措施进行防护。
1 超声波探伤技术的分析超声波的探伤技术主要是一种无损探伤方法，在不损坏其工件、原材料的状态下，对被检测工件表面、内部缺陷进行检测。
在使用超声波探伤的时候，依据其缺陷形状把缺陷进行划分为体积状的缺陷、平面缺陷。
体积状的缺陷主要是有夹杂、疏松、缩孔和过烧等的问题。
平面缺陷则是包含了灰斑、光斑、裂纹、未焊透和疲劳裂纹等。
焊缝体积状的缺陷更容易进行探测到，这些缺陷没有明显的方向性，经过射入超声波，遇到焊缝缺陷都会以不同形式的反射波，出现声波峰值，这就表示出缺陷存在着一定问题。
超声导波在铁轨故障检测方面的应
超声导波在铁轨故障检测方面的应用·摘要：作者提供了他们在实际运行和测试用铁路上进行的实验结果。
给出的实验结果频率稳定在40到80kHz这个超声导波的范围内。
作者也给出了包括铁轨和一系列波长漂移的离散方程式解的理论结果。
不接触气介式电磁声传感器（EMATs）被作为铁路发出的声音能量的接收器。
提出了应用气介式传感器来测绘铁轨辐射图像的实验结果。
讨论了应用EMATs切割铁轨用以模拟铁轨故障横截面的技术。
本文结尾总结了作者从他们的工作中所得出的结论。
1、简介：本论文旨于激发对超声导波可能在完善检测铁轨故障方面提供有效帮助的可能性的讨论。
本文不在任何角度上提供或评测铁轨检测的方法，而是出于认识到世界铁路网的正常运行是基于铁轨结构的完整性。
铁轨结构的完整性综合了使用年限、压力疲劳程度、制造缺陷、腐蚀等一系列因素。
这些因素一直伴随着我们，也随着时间的累积变得更为显著。
在某个时间点上，之前提到的平时不被注意的因素中，有些将会使部分铁轨路段成为不可预测的危险的‘定时炸弹’。
虽然铁轨检测是常规性的进行，但不代表他们能满足铁路运营者所需的可信性和经济性。
理论上我们将现如今应用的方法成为‘超声波体波’方法。
这种方法的缺陷与他们有限的覆盖率、超声波稀薄化的特点等一系列因素相关。
对于被覆盖遮挡的表面故障，现如今的方法将完全不起作用。
而超声导波不同之处在于，它可以在铁轨中传播极远距离，可达2130米，同时可穿透铁轨的整个体积。
在本文中，我们将讨论基于在实际运行和测试用铁路上进行的导波实验的发现。
所用设施包括了交通科技中心（TTC）、Pueblo公司、Bay Area Rapid Transit（BART）公司测试轨道，Hayward公司和Nittany and Bald Eagle Railroad（N and BE RR）（一段实际运行的短线铁路）。
我们希望我们的讨论可以激发更多对超声导波可能在完善检测铁轨故障方面提供有效帮助的可能性的讨论。
铁路道岔超声波探伤技术应用
铁路道岔超声波探伤技术应用摘要：超声波技术是无损检测技术的主要手段之一，广泛应用于高铁钢轨焊缝检测中。
本文阐述了超声波探伤仪在道岔探伤中的使用及注意事项，为铁路工作人员提供一定的指导和帮助。
关键词：铁路工程道岔超声波探伤铁路是我国交通运输的大动脉，是推动我国经济高速发展的重要运输途径，我国铁路系统坚持自立创新、结合科技的发展道路，铁路的总里程现已跻身世界前列。
钢轨是铁路交通运输的基石，由于近年来铁路运输的承重量大以及运输次数频繁，再加上外在环境的影响，引起钢轨疲劳以及内部组织损伤，若不及时发现和解决，钢轨轻则产生裂纹，重则产生断裂，就可能造成重大的铁路交通事故。
为了保证钢轨服役状态和列车运营的安全性，铁路工务部门定期采用钢轨探伤车、钢轨探伤仪等多种探伤手段相结合的方式对钢轨进行探伤，以排除钢轨轨头、轨腰和轨底是否存在核伤、横纵向裂纹等伤损。
一、超声波探伤原理超声波是指频率大于20kHz的机械波，在金属探伤中使用的超声波频率为0.5-10MHz，其中2-5MHz的超声波穿透性最好，因而常用于钢轨探伤等领域。
超声波在钢轨中传播时，由于缺陷的存在，出现不连续的特性，因而导致声阻抗的不同，当超声波经过这两种不同声阻抗的界面时就会发生反射，在萤光屏上形成脉冲波形。
根据这些反射回来的能量变化以及交界面的声阻抗差异，反射回来的脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
二、道岔探伤实例2.1尖轨1、尖轨拉杆连接孔部位扫查范围。
尖轨拉杆连接孔扫查。
使用单K1（8×12）探头轨腰DAC曲线，把K1（8×12）探头放置在尖轨平面正、反两个方向对尖轨拉杆连接孔进行扫查；扫查时，确保探测部位有足够的声束覆盖。
尖轨拉杆连接孔至探测面间扫查。
使用单K2.5（8×12）探头轨底DAC曲线，把K2.5（8×12）探头放置在电务第一牵引尖杆轨平面正、反对尖轨拉杆连接孔至探测面间部位进行扫查；扫查时，确保探测部位有足够的声束覆盖。
城市轨道交通钢轨的超声波检测技术研究与应用
城市轨道交通钢轨的超声波检测技术研究与应用引言随着城市轨道交通的快速发展和扩张，保障铁轨运行安全和稳定性成为了关键问题。
钢轨作为铁路交通运行的基础设施之一，其质量和完整性对乘客的出行安全至关重要。
因此，城市轨道交通钢轨的超声波检测技术应运而生，成为保障铁轨运行安全以及提高运输效率的重要手段。
一、超声波检测技术的原理及特点1. 原理超声波检测技术以超声波在材料中传播并与内部缺陷产生反射、散射、折射等现象为基础。
利用超声波传播速度和被检测材料中缺陷的反射、散射特性，可以判断缺陷的位置、类型、大小等相关信息。
2. 特点超声波检测技术具有无损检测、高灵敏度、高精度和实时性等特点。
通过超声波检测，可以对钢轨的内部缺陷进行精确的定位和评估，确保铁路运行安全。
二、钢轨超声波检测技术的应用1. 缺陷检测和评估钢轨在长期使用过程中容易出现疲劳裂纹、焊接处缺陷等问题。
超声波检测技术可以对钢轨进行全面检测，及时发现并评估潜在缺陷，为维修和更换提供依据。
2. 动态检测城市轨道交通的运行速度较快，要求钢轨具备良好的稳定性和承载力。
超声波检测技术能够对钢轨进行动态检测，实时监测钢轨的健康状况，从而预防和减少钢轨在使用过程中的故障，确保铁路运行的安全和效率。
3. 监测轨道变形城市轨道交通的车辆经过钢轨时会产生较大的载荷，长期累积可能导致钢轨变形。
超声波检测技术可以监测钢轨的变形情况，及时发现并采取相应的调整措施，保证铁路运行的平稳性和舒适性。
4. 提高运输效率超声波检测技术的应用可以提高城市轨道交通的运输效率。
通过对钢轨进行定期检测和评估，可以合理安排维修计划，及时修复潜在缺陷，减少因维修工作而导致的运输中断时间，提高轨道交通系统的稳定性和可靠性。
三、超声波检测技术的进展与挑战1. 技术进展目前，城市轨道交通钢轨的超声波检测技术已经取得了一定的突破。
超声波探头的材料和结构设计、信号处理算法的优化以及数据分析技术的提升等都为超声波检测提供了更好的工具和方法。
基于超声波的钢轨裂缝检测方法
基于超声波旳钢轨裂缝检测措施伴随我国铁路向客运高速化、货运重载化方向发展，对轨道构造旳完整性提出了更高旳规定，铁路运送安全保障工作旳重要性越来越高。
钢轨作为轨道构造旳基本构成部分，具有承受车轮旳巨大压力并将其传递到轨枕上，同步引导机车车辆车轮前进旳功能。
钢轨必须为车轮提供持续、平顺和阻力最小旳滚动表面，还应提供很好旳粘着牵引力。
而铁路运行线上假如出现钢轨断裂就有也许导致列车出轨、倾覆等重大行车安全事故。
因此，必须及时检测并发现钢轨中存在旳裂缝，保证铁路运送旳安全和畅通。
本文提出了一种基于超声导波在钢轨中传导与衰减测量技术旳新旳断轨检测措施。
该措施采用两端发射超声导波、中央接受旳检测方式，此措施不易受到钢轨及道床旳电气参数影响，在道床泄漏阻抗小等某些不适合采用轨道电路旳区段可以替代轨道电路完毕断轨检测功能，并能通过声波回波时间、幅值测定法估测钢轨断裂位置和裂纹大小。
对列车运行时钢轨中声波频谱旳特性提取还可以使其具有区间内列车占用检测旳功能。
为了阐明该措施旳检测机理，本文详细分析了超声导波在钢轨波导管中旳传播特性和铁路环境中鼓励声旳特性，然后使用LabviEW编程开发环境设计了超声导波断轨检测仿真程序，完毕了顾客界面、信号生成、采集、断轨判断与报警、波形保留等各部分程序旳编写。
最终在理论分析旳基础上，采用仿真平台分别对轨道完整态、列车占用态和断轨态进行仿真，提出了断轨定位及裂纹大小确定措施，为该断轨检测措施旳实际应用提供了理论和仿真根据。
1 断轨产生机理及超声导波断轨检测措施旳提出1.1断轨产生旳机理分析在轨道交通中由于钢轨自身材质旳缺陷和受到多种外力旳作用使得钢轨折断旳现象叫断轨。
最常见断轨原因有两种，一种是当有列车在钢轨上行驶时，钢轨在列车轮对旳反复冲击力作用下发生断裂;另一种状况是当轨道空闲时，受外界人为或自然灾害使一段钢轨缺失导致断轨。
断轨发生后如不能及时发现将给铁路运送安全带来极大旳威胁，轻者导致列车晚点，重则导致列车颠覆和人员伤亡，因而对断轨检测措施旳研究具有重要意义。
超声波技术在高铁钢轨焊缝探伤中的应用
设备管理与维修2019翼1（上）超声波技术在高铁钢轨焊缝探伤中的应用李金川（航宇救生装备有限公司，湖北襄樊441000）摘要：超声波技术是无损检测技术的主要手段之一，广泛应用于高铁钢轨焊缝检测中。
钢轨铝热焊焊缝超声探伤利用超声波原理，探头向钢轨内部发射声波，接收声波遇到钢轨内部组织或缺陷反射回波，通过分析回波，得出被检测钢轨焊缝损伤情况。
关键词：声波技术；高铁钢轨；焊缝探伤中图分类号：U213.43文献标识码：BDOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2019.01.830引言频率跃20kHz 的机械波是超声波。
超声波具有方向性集中，加速度大等特点，在不同的媒质界面，超声波的大部分能量会被反射。
超声波具有穿透力强的特点，几乎可以在任何物体中传播。
钢轨焊缝质量直接关系着铁路运输安全，焊接工艺操作失误等原因引起的焊缝缺陷，需利用无损检测方法及时检测，超声波检测是一种有效的检测方式。
近年来，超声相控阵检测技术在工业领域取得到良好应用，应用于钢轨焊缝检测可提高检测效率，超声相控阵束聚焦能量强，可避免常规超声检测中出现的漏检情况。
利用超声波探伤仪进行钢轨铝热焊焊缝探伤时，遇到钢轨内缺陷会发生相互作用，产生衍射波，从而检测出其中缺陷。
通常采用纵斜波探头进行探伤检测，衍射信号更易被探头接收。
1高速铁路钢轨铝热焊探伤高速铁路钢轨焊接主要有闪光焊、气压焊、铝热焊和电弧焊4种方法：闪光焊主要用于厂焊和基地焊；移动闪光焊和移动气压焊用于单元轨节现场焊；铝热焊和电弧焊用于现场锁定焊、大修换轨和道岔焊接。
闪光焊焊接接头质量和生产效率最佳，相对于闪光焊，气压焊在单元轨节焊接中成本优势明显。
铝热焊和电弧焊属于钢轨原位焊接，铝热焊操作简单灵活，应用范围广，但焊接接头综合性能较差。
电弧焊在日本应用广泛，中国正在开展全自动钢轨窄间隙电弧焊设备的研究开发和应用试验。
由于铝热焊在高速铁路钢轨焊接中应用广泛且焊接接头综合性能较弱，因此需要加强对铝热焊焊缝的检测。
barker编码激励超声导波在断轨检测中的应用
barker编码激励超声导波在断轨检测中的应用随着铁路运输的日益发展，铁路安全问题也越来越受到关注。
铁路断轨事故是一种严重的安全隐患，如果不及时发现和处理，将会给铁路运输带来巨大的危害。
因此，断轨检测技术的研究和发展一直是铁路安全领域的重要任务。
超声检测技术是目前断轨检测中常用的一种技术手段。
它是通过利用超声波在材料中传播的特性，来检测材料中的缺陷和损伤。
超声波具有穿透性强、灵敏度高、非接触性等优点，因此在断轨检测中有着广泛的应用。
然而，传统的超声检测技术存在一些缺陷，例如：不能进行实时检测、检测精度有限等。
因此，需要研究新的超声检测技术来解决这些问题。
在这方面，barker编码激励超声导波技术是一种有潜力的技术手段。
barker编码激励超声导波技术是一种利用barker编码激励超声波在材料中传播的特性，来检测材料中的缺陷和损伤的技术。
barker 编码是一种特殊的二进制序列，具有良好的自相关性和互相关性。
利用barker编码可以实现超声波的高能量传输和高精度检测。
barker编码激励超声导波技术的原理是：将barker编码作为超声波的激励信号，在材料中传播，当遇到缺陷或损伤时，超声波会发生反射和散射，从而改变传播路径和传播速度，这些变化可以通过接收端的信号进行分析和处理，从而实现对缺陷和损伤的检测和定位。
barker编码激励超声导波技术具有以下优点：1.高能量传输：barker编码可以实现超声波的高能量传输，从而提高检测灵敏度和可靠性。
2.高精度检测：barker编码可以实现超声波的高精度检测，从而提高检测精度和准确性。
3.实时检测：barker编码可以实现超声波的实时检测，从而提高检测效率和可操作性。
4.多缺陷检测：barker编码可以实现多缺陷检测，从而提高检测范围和全面性。
barker编码激励超声导波技术在断轨检测中的应用具有广阔的前景。
它可以实现对铁轨中的缺陷和损伤的快速、准确、全面的检测和定位，从而保障铁路运输的安全和稳定。
钢轨纵向应力的超声波检测
研 究背景
自上世纪 ５ 年代起 ，无缝钢轨 （ 接长 钢轨 ）大大延 ０ 焊
研 究方法 与研 究成 果
目前 采 用 了 几 种 不 同 的 超 声 波 技 术 。这 里 讨 论 的 是 采
用亚表土波长测量双 传感器配置技术 。声波传播速度与钢 轨纵 向应力成正 比。试验设备 首先在实验室 内研制 ．随后 在工地试验 室试验 ，最后 在实际的铁路现场进行检验 。具
角进 行了优 化选择 。亚表土纵 向波沿钢轨 传播过程 中．接
自钢轨材料 的热胀 。无缝 钢轨的纵 向作用力 的大 小与温度 收传感器检 测到该纵向波 ，并测定 出传播 方向 ．以便最 大
的变化成正 比 ， 即热胀系数 ． 也就是钢 轨材 的杨 氏模量。 相对于某一特定 的钢轨 ，轨温 变化 １ 度所产 生的纵 向应 力
绝缘连接板及 其他 钢轨扣件 出现疲 劳。当出现过大的纵 向
安全方面研究 的重点。此项研究的 目的是 为铁路 企业在需 要的地点提供 对钢 轨纵向应力进行检测 的能力 ．以便采取
合 理 有 效 的预 防 性 维 修 。 目前 正 在 内 布 拉 斯 加 一林 肯 大 学
中温度分布 不均匀等 。因此 ．仅靠这些环境 温度或钢轨温
联合 太平洋铁 路公
Ｌ ｎ ｔ ｄｉ ｅ ｔ ｅ ｓ ｉ ａｉ ｉ ｏ ｇｉ ｕ Ｒ Ｉ ｒ ｓ ｎ ｒ Ｉ Ｓ ｓ
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一
司位于 西 内布 拉斯
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ａ ｓ ａ ｉ ｈ ｄ ｐ ｏｂ ｅ ｊ ｅｒ ｎ ｅ ｔ ｂｌ ｅ ｒ ｌ ｍ ｎ ｔ ｍｓ ｓ ｏ ｏ ｈ ｓ ｆ ｔ ｄ ｍ ａ ｎ ｅｎ ｎ ｅ． ｆｂ ｔ ａ ｅ ｙ ａｎ ｉｔ ａ ｃ Ｄａｉ ｄ ｓ ａ ｏｎ Ｉ ｅｍｐｅ ａ ｕｒ ｌ ａｎ ｅ ｓ ａ ｙ ｔ ｒ ｔ ｅ ｃ ｃ ｅ ｎ ｃ ｎ ｉ ｕ ｓ ｗｅｌ ｅ ａｉ ｙ ｌ ｓ ｉ ｏ ｔ ｏｕ ｎ ｄ ｄｒ Ｉ ．
铁轨探伤设备的工作原理和应用场景
铁轨探伤设备的工作原理和应用场景铁路运输作为一种安全、高效的交通方式，在现代社会中扮演着重要的角色。
然而，长期的使用和环境因素可能会导致铁轨的损坏和缺陷，威胁到列车和乘客的安全。
为了及时发现和修复这些问题，铁轨探伤设备应运而生。
本文将介绍铁轨探伤设备的工作原理和应用场景。
一、铁轨探伤设备的工作原理铁轨探伤设备主要通过非接触式技术对铁轨进行检测。
其工作原理包括以下几个方面：1. 超声波检测：铁轨探伤设备通过超声波技术对铁轨进行检测。
设备会发射超声波脉冲，超声波在铁轨中传播并反射回来。
通过分析反射的信号，可以检测出铁轨中的缺陷或损坏情况。
2. 磁粉检测：铁轨探伤设备还可以利用磁粉检测技术。
设备会施加磁场到铁轨上，然后在铁轨表面撒上磁粉。
当磁粉受到外界磁场的影响时，会出现磁性线路或裂纹等缺陷的表现。
3. 热红外检测：铁轨探伤设备还可以利用热红外检测技术。
设备通过红外相机获取铁轨表面的温度分布情况，进而判断是否存在异常情况。
例如，如果有部分铁轨存在异常热点，可能意味着有电气问题或摩擦热损失。
二、铁轨探伤设备的应用场景铁轨探伤设备广泛应用于铁路行业，具有以下几种应用场景：1. 定期检测：铁路管理部门通常会采用铁轨探伤设备进行定期检测，以确保铁轨的安全性和可靠性。
这种定期检测可以及早发现潜在的缺陷，避免因铁轨问题导致的意外事故。
2. 事故调查：当发生铁轨事故或异常情况时，铁轨探伤设备可以用来调查事故原因。
通过对事故地点进行探测和分析，可以判断铁轨是否存在缺陷或损坏，并找到事故的根本原因。
3. 新线路建设：在新线路建设过程中，铁轨探伤设备可以用来对新铺设的铁轨进行初步检测。
这有助于及早发现施工质量问题，并在投入使用之前进行必要的修复和调整。
4. 高速铁路：对于高速铁路来说，铁轨探伤设备尤为重要。
由于高速列车的运行速度较快，对铁轨的安全性要求较高。
铁轨探伤设备的应用可以提高高速铁路的安全性和可靠性。
5. 货运铁路：货运铁路通常需要承载较重的负荷，铁轨探伤设备可以帮助检测铁轨的承载能力和寿命状况。
超声波在钢轨探伤中的应用
超声波在钢轨探伤中的应用发布时间：2021-11-23T01:57:59.553Z 来源：《建筑实践》2021年20期作者：李盼[导读] 在电子技术快速发展下，以及对超声波技术深入研究，超声波探伤技术现已成为无损检测的主要方法李盼中国铁路北京局集团有限公司石家庄工务段河北石家庄 050091摘要：在电子技术快速发展下，以及对超声波技术深入研究，超声波探伤技术现已成为无损检测的主要方法。
超声波钢轨探伤主要是一门重视理论和实践的学科，超声波钢轨探伤仪应用就成为钢轨探伤的主要发展，也是必然结果。
从事钢轨探伤工作人员还需要抱着强烈的求知欲望，对钢轨探伤知识的学习，熟悉有关规范，进而不断积累经验，在超声波钢轨探伤过程中创造出更加宽广的天地。
本文主要从作者实际工作经验入手，分析超声波在钢轨探伤阶段的应用，希望对有关从业人员带来帮助。
关键词：超声波；无损检测；钢轨探伤前言：超声波的探伤主要是钢轨上线运营之后内部质量监测的主要手段，在地铁和铁路开通里程不断增长下，运输密度不断提升，对于钢轨使用状态要求更加严格。
监控轨道交通线路钢轨内部质量，还需要对其钢轨探伤技术不断改进，采用先进的探伤设备。
下面就对其进行分析。
1钢轨探伤技术在铁路运输中的重要性随着铁路事业的发展,运用总里程目前14万公里以上，其中高铁3.7万多公里居世界第一,但一些线路钢轨已严重疲劳,这样对铁路线路日常维护和保养提出了更高的要求,尽管正线已更换为60kg/m无缝钢轨,但种种因素导致线路上的钢轨在超期服役,给行车安全带来了极大地挑战。
如何解决钢轨超期服役与运输生产、乃至行车安全之间的矛盾,其中最有效的一个办法就是对钢轨进行定期的探伤检查。
钢轨探伤技术的应用,能够及时了解铁路潜在的安全问题,避免行车事故的发生,对于我国铁路事业的发展具有重要的推动意义。
超声无损探测技术由于其对缺陷的定位定量准确,检测灵敏度高等特点,在当前铁路探伤工作中得到了广泛的应用。
超声波探伤在铁路钢轨探伤中的应用
超声波探伤在铁路钢轨探伤中的应用二、设计的目的：1）掌握超声波传感器的原理及应用。
2）掌握铁路钢轨探伤高速检测的方法。
3）通过毕业设计培养学生综合运用所学专业的基础理论、知识、技能分析解决实际问题的能力。
三、设计技术要求：１）在线探测速度：大于80km/h。
2）钢轨头部横向疲劳裂纹（核伤）报警：小于ф5mm平底孔当量；钢轨头部纵向疲劳裂纹报警：小于10mm当量；钢轨腰部斜裂纹长度报警：小于10mm当量。
3）探轮自动对中精度：小于20%。
4）使用温度：-40-+70°C。
四、毕业设计完成的具体内容1）实习、搜集资料；2）选择设计方案，设计实体电路；3）绘出电信号处理电路；4）绘制电气原理图；5）对所用元器件进行计算选择，列写元器件材料表；6）主要参考资料。
五、主要参考文献《自动检测技术及应用》无损检测( No ndest ruct ive test，NDT ) 是指不破坏和损伤受检物体，对其性能、质量、有无内部缺陷进行检测的一种技术。
无损检测技术是提高产品质量，促进技术进步不可缺少的手段，特别随着新材料、新技术的广泛应用，各种结构零件向高参量、大容量方向发展，不仅要提高缺陷检测的准确率和可靠性，而且要把传统的无损检测技术和现代信息技术相结合，实现无损检测的数字化、图像化、实时化、智能化。
工业上常用的无损检测方法有五种：超声检测( UT ) 、射线探伤( RT) 、渗透探查( PT) 、磁粉检测( MT )和涡流检测( ET ) 。
其中超声检测是利用超声波的透射和反射进行检测的。
超声波可以穿透无线电波、光波无法穿过的物体，同时又能在两种特性阻抗不同的物质交界面上反射，当物体内部存在不均匀性时，会使超声波衰减改变，从而可区分物体内部的缺陷。
因此，在超声检测中，发射器发射超声波的目的是超声波在物体遇到缺陷时，一部分声波会产生反射，发射和接收器可对反射波进行分析，精确地测出缺陷来，并显示出内部缺陷的位置和大小，测定材料厚度等。
钢轨无损检测中的超声导波技术研究
钢轨无损检测中的超声导波技术研究作者：巴金磊王百芳来源：《科学与财富》2016年第10期摘要：钢轨在长期服役后会出现裂纹、擦伤、磨损甚至断裂等多种损伤情况，如果这些隐患不能及时发现，会对列车的运营带来极大的安全隐患。
超声导波技术的出现为钢轨无损检测提供了新的手段，提高了钢轨无损检测的效率。
本文将简述超声导波的相关特性，分析钢轨超声导波探伤的价值，基于钢轨超声导波的探伤原理分析B 型扫查超声波探伤仪基本原理和工作过程。
关键词：超声导波；钢轨探伤；无损近些年来无损检测领域研究的重点是超声导波技术，与常规的超声波检测方法相比，超声导波技术衰减小、传播距离远、检测速度快，能够很好地满足钢轨探伤的需求，保障铁路交通系统的正常工作，具有重要的应用价值。
1 超声导波的特性超声导波也是超声波的一种，是指频率超过20kHZ 的声波，为了充分了解超声导波的探伤作用，首先要对超声导波的相关特性有充分的了解。
1 .1声速特性超声波与声波一样可以在固、液、气体中传播，只是受到介质温度和外界压力的影响传播的速度不同，在外界环境稳定的情况下，超声导波在固体中的传播速度是常数，这就为超声探伤奠定了基础。
1 .2 反射特性由于不同介质的密度不同，超声导波在从一种介质进入到另一种介质时，在两种介质的分界面会产生部分的反射，因为介质的分界面改变了超声导波的传递方向。
与光波不同，超声导波在充气体传播到固体或液体时，由于气体与固体或者气体与液体之间的密度相差悬殊，超声导波或者完全反射回来，这就是超声波物位计的工作原理。
1 .3衰减特性超声波从本质上来讲仍旧是一种能量，而只要是能量就衰减的过程。
超声波在传播的过程中，受到介质以及介质中杂质的影响，超声波的能量会逐渐被介质所吸收，宏观上就表现为超声波强度的衰减。
不论是超声波流量计还是超声波物位计都有最低接收强度的限制，因此衰减必须控制在可控范围内，不然就会影响测量结果的精度。
2 钢轨超声波探伤必要性钢轨要长期经受各种货车或者列车的负载，难免会有各种损伤，其中有外部伤损如侧磨、轨头压溃、剥离掉块、锈蚀等，这些看得见的损伤都可以及时进行处理。
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超声导波在铁轨故障检测方面的应用•摘要：作者提供了他们在实际运行和测试用铁路上进行的实验结果。
给出的实验结果频率稳定在40 到80kHz 这个超声导波的范围内。
作者也给出了包括铁轨和一系列波长漂移的离散方程式解的理论结果。
不接触气介式电磁声传感器（EMATS被作为铁路发出的声音能量的接收器。
提出了应用气介式传感器来测绘铁轨辐射图像的实验结果。
讨论了应用EMATs切割铁轨用以模拟铁轨故障横截面的技术。
本文结尾总结了作者从他们的工作中所得出的结论。
1、简介：本论文旨于激发对超声导波可能在完善检测铁轨故障方面提供有效帮助的可能性的讨论。
本文不在任何角度上提供或评测铁轨检测的方法，而是出于认识到世界铁路网的正常运行是基于铁轨结构的完整性。
铁轨结构的完整性综合了使用年限、压力疲劳程度、制造缺陷、腐蚀等一系列因素。
这些因素一直伴随着我们，也随着时间的累积变得更为显著。
在某个时间点上，之前提到的平时不被注意的因素中，有些将会使部分铁轨路段成为不可预测的危险的‘定时炸弹' 。
虽然铁轨检测是常规性的进行，但不代表他们能满足铁路运营者所需的可信性和经济性。
理论上我们将现如今应用的方法成为‘超声波体波'方法。
这种方法的缺陷与他们有限的覆盖率、超声波稀薄化的特点等一系列因素相关。
对于被覆盖遮挡的表面故障，现如今的方法将完全不起作用。
而超声导波不同之处在于，它可以在铁轨中传播极远距离，可达2130 米，同时可穿透铁轨的整个体积。
在本文中，我们将讨论基于在实际运行和测试用铁路上进行的导波实验的发现。
所用设施包括了交通科技中心（TTQ、Pueblo公司、Bay Area Rapid Tran sit （BART公司测试轨道，Hayward 公司和Nittany and Bald Eagle Railroad （N and BE RR）（一段实际运行的短线铁路）。
我们希望我们的讨论可以激发更多对超声导波可能在完善检测铁轨故障方面提供有效帮助的可能性的讨论。
2、首选传播频率我们对在所有测试和实际应用中的轨道中得出的射频波形数据分析后得出，绝大部分声波和超声波能量大致分布在三个波段中：[0,20], [20,40],[40,80]kHz 。
安装在铁轨上的加速针起初被用作传感器，从他们中所得到的数据将轨道检测首选的超声波波长确定在[40,80]kHz 中。
图1 展示了安装在铁轨上的加速针。
分析包括了包含一辆移动中火车所传导的声波能量的铁轨、支撑中午的把手和一个气动冲击器（见图2-4 ）。
标注的参考文献记录了试验和分析的细节。
接下来我们使用了其他的传感器和声波源，包括了应答数据在60kHz 左右的气介式传感器，如60kHz纵波电感声传感器、60kHz兰姆波电感声传感器。
我们的分析同样指出了铁轨中声波的稀薄化与频率有关，在传播相同距离情况下，高频声波比低频声波稀薄化现象较弱。
具体关系图详见图5。
基于我们所得到的实验结果，我们建议想要将超声波铁轨故障检测系统实用化的开发者应将所用声波频率范围定在[40,80]kHz 范围内。
3、建模为了完善我们的实验过程，我们考虑为[0,80]kHz 频率范围内在铁轨中传输的导波济宁有限元建模。
图6、7给出了应用ABAQUS所得出的实验结论。
我们进一步进行了建模分析，用横梁为基准，将声波结构与其在穿透性（在铁轨中有效传输距离）和灵敏性（一定距离中可能检测出的最小故障）方面的效用进行联系。
因为声波结构本身与速度、频率、穿透性和灵敏性等一系列因素都有相关。
有限元建模方法可以应用于寻找铁轨的固有频率。
运用合适的建模约束条件就可以得到相应的驻波解。
图6 为铁轨中驻波的例子。
通过分析棱形结构中驻波的形状就可以确定声波的波长。
相位速度可以由声波频率和波长相乘得到。
通过这个过程，驻波的所有参数都可以计算出来，所有参数代表了所测量结构的散布曲线。
在一个结构中的特定模式应该由和该结构固有频率相对应的调整后正弦或余弦波束激发产生。
这类波束有非常窄的波段因此可以激发特定的频率。
建模中很重要的部分来自于它提供的帮助鉴定声波频率的方法。
重新回顾图6，一些模式（如驻波）严格的局限于横梁中。
图 6 展示了他们其中之一的偏移。
这样的模式在检测横梁中的故障时将会非常有效。
如图7 所示，在[40,80]kHz 的频率范围中，有许多可能的模式。
这种情况确定了在故障处声波交汇时出现模式转换的可能性。
这种转换可能使接受到的提示故障信号变得模糊。
另一方面来说，这种转换可能提高对于一些极少出现的故障的探测成功率。
避开这些复杂因素不谈，由于只有安装在表面的传感器接受到的信号强度高的模式才会引起注意，因此此方式的应用并不会非常困难。
由于轨底受轨枕限制，从横梁中现有模式到轨底的震动模式的转换可能被抑制。
在这些情况下，可能一些特定的模式会更少的受影响从而成为更有效检测故障的方法。
4、气介式传感器和EMATs 一系列非接触式从铁轨接受声波信号的方式被进行了评测。
包括了激光干涉仪、原声麦克风、气介式传感器、EMATs在这其中只有气介式传感器和EMATs可以得出足够清晰的信号，因此仅对这两者进行后续研究。
图8 展示了在测试地点铁轨上进行的实验。
使用60kHz压力传感器作为声波源的测试说明了气介式传感器可以检测到152米以外的铁轨信号。
在实验室中，气介式传感器可以在悬空于铁轨的位置上成功接收到铁轨信号。
我们也用气介式传感器取得了一些对铁轨中声波的辐射图谱的大概估计。
图9展示了实验过程，图10 为实验结果。
如果将气介式传感器安装在火车或轨道车上，按我们的结论所得，最佳位置应与平面成90 度夹角。
我们也对一系列EMATs如60kHz兰姆波，60kHz SH和220kHz SH等EMATs进行了研究o 60kHz兰姆波EMATs噪音十分明显，噪音很可能出自铁轨中各种模式的多样性。
60kHz SH和220kHz EMATs都表现良好，60kHz SH更远优于220kHz型号。
因此从某种意义上说也证明了我们之前得到的声波频率一般在[40,90]kHz之间的结论。
通过使用60kHz SH EMATs我们进行了轨道横切实验，希望找出EMATf应和切口深度之间的关系。
图11展示了一些横切实验的照片。
图12展示了对不同深度铁轨切面60kHz SH EMATs勺脉冲反射反应进行研究的实验操作。
图13 展示了实验所得数据，不同切面的回声一直记录到31%。
模式转换使得回声波和由转换产生的新模式间的区别变得更不明显。
振幅趋势也与我们预期一样呈现较弱的单调性并持续增长。
这种探索性趋势在图13 中由‘期望结果'曲线标识出。
图14展示了60kHz SH EMATS寸不同深度铁轨切面透射传输反应分析的实验过程，图15 为实验结果。
图15 中展示了和预期相同的指数型递减趋势。
总的来说，60kHz SHEMATs在所有测试的EMATS中表现最为出色。
用50kHz作为激发频率用来在校准过程中提供最大的回应量。
利用传感器间的距离和发射的脉冲到达时间，可以计算出声波速度。
振幅随切口深度增加成指数性递减，图15 展示了在0, 10和60%切口时的波形和其与我们预期的比较。
数据趋势于我们的预期大致相同。
在60%切口深度时，由于存在转换而有着一系列多样化的模式。
5、结论铁轨能够支持在[40,80]kHz 频率区间内的超声波传输。
在考虑检测铁轨故障的方法时，这个区间是应该考虑的重点。
这个区间内的声波能量可能由火车、冲击设备或强力的超声波传感器（气介式传感器和激光也可以达到此目的）。
根据我们的结果，这个频率区间可以使声波传至相当可观的距离（如2134km）。
非接触性从铁轨处接受声波能量方法是可行的。
最成功的实验结果来自于是用气介式传感器和EMATs气介式传感器可以在铁轨上悬空以上处接收到声波；另一方面EMATs 在悬空超过后会大量损失铁轨信号。
我们正在对EMATS进行研究，希望增加在更高悬空距离处的信号接收能力。
铁轨中声波辐射在0 度角（横梁侧视角）和90 度角（横梁俯视角）时达到最大值。
SH EMATS返回值与铁轨横截面深度成单调递增趋势。
因为它的信号与杂音比率和与截面相关单调趋势，他们应被考虑作为横截面故障检测系统的重要方式。
对铁轨中导波的传递进行建模十分复杂，必须用近似值才能得出有关传递的量化结论。
如果我们想完善更有效、可信度高、更经济性的检测铁轨故障的能力，就必须进一步进行建模分析。
没有这一点我们将继续重复停留在仅仅能否找出故障这一问题上。
6、致谢我们十分感谢联邦铁路机构（FRA的Don aid Plotkin，他为我们介绍了N and BERR 短线铁路，为我们在宾夕法尼亚Milesburg 和Tyrone 进行的实验给予了充分的支持。
我们也感谢在N and BE RR铁路部门的David Keith，为我们的实验提供了线路、火车、工程师等各类人员支持。
在我们参观TTC设施时，分配给我们的相关人员也提供了出色的支持和帮助。
Plant Intergrity 公司（PI）也为我们提供了他们在铁轨有限元建模、铁轨切面研究和气介式传感器分类研究等方面的研究成果。