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第 38 卷 第 3 期 常俊杰等： 钢轨踏面的空气耦合超声检测方法 409

ԧ࠱ฉ 1.0
S Ꭵᬞ R ద஍ηՂ
Ԧ࠱ฉ
0.5

ࣨए/V 0 50 100 150 200
图 7 检测钢轨踏面的摆放方式 0
Fig. 7 Detection of rail head placement
-0.5
ҒᎶஊܸ٨ ᡔܦฉԧ࠱ଌஆ٨ ద஍ฉ ቇඡ˗ଌ
ቇඡᏹՌᡔܦฉ૱ᑟ٨ ஆ҂ᄊฉ
-1.0
௑ᫎ t/µs
(a) ௄Ꭵᬞᨂᢾ
1.0

0.5

图 8 实验环境 0
Fig. 8 Experimental environment ࣨए/V 0 50 100 150 200
-0.5
2.2 结果分析
ద஍ฉ ቇඡ˗ଌ
ஆ҂ᄊฉ
使用非接触空气耦合超声波检测系统对钢轨
-1.0 ௑ᫎ t/µs
轨头缺陷进行检测，实验结果如表 1 所示。图 9 为 (b) Цద3 mmᎥᬞᨂᢾ
检测无缺陷钢轨轨头 (图 9(a))、3 mm 缺陷钢轨轨
1.0
头(图9(b))、6 mm缺陷钢轨轨头(图9(c))采集到的
波形图。发射探头发射超声波，一部分超声波被缺
0.5
陷反射，忽略其他衰减情况下另一部分超声波穿过
ࣨए/V 0 0 50 100 150 200
缺陷并发生泄漏，在 80 µs 左右时被接收探头接收，
即承载有效缺陷信息的信号。接着，由于实际实验
中发射探头与接收探头之间无真空板阻挡，超声波 -0.5
ద஍ฉ ቇඡ˗ଌ
会由发射探头发射不经过钢轨从空气中直接到达 ஆ҂ᄊฉ
接收探头，在 100 µs 时被接收。从检测结果图 9 和 -1.0 ௑ᫎ t/µs
图 10 可以得出：缺陷长度越大，被阻挡的超声波越 (c) Цద6 mmᎥᬞᨂᢾ
多，绕过缺陷到达接收探头的超声波越少，进而波形 图 9 实验波形图
图对应幅度降低。 Fig. 9 Experimental waveform
1.0
表 1 不同深度缺陷的幅度结果
0.8
Table 1 Amplitude with different depth
defects results 0.6
ॆʷӑࣨϙ
缺陷深度/mm 接收波幅度/V 0.4
0 0.8231
0.2
1 0.7122
2 0.5989 0 0 1 2 3 4 5 6
3 0.5468 Ꭵᬞງए/mm
4 0.4541
图 10 不同深度缺陷信号幅度曲线
5 0.3675
Fig. 10 Amplitude curve of defect signal at dif-
6 0.2315
ferent depths