车轮辐板裂纹涡流检测探头的提离抑制研究

孙振国，蔡 栋，李 东，2，张文增，陈 强

(1.清华大学机械工程系，北京100084;2.深圳大学光电工程学院，广东深圳518060)

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为保证货车车轮的安全使用和科学管理，需要定期对车轮的辐板裂纹进行检测，以淘汰报废超出安全许可范围的车轮。目前，国内针对车轮辐板裂纹的研究主要集中在分析裂纹的成因和扩展规律以及失效容限等［1-3］，而针对粗糙表面裂纹缺陷的探伤，目前的检测技术一般需要对待检车轮进行或多或少的表面处理工作。传统的检测方法是磁粉探伤。这种检测方法需先将轮对拆下，进行表面清理，然后用磁粉对裂纹进行显影，手动测量裂纹长度，因而检测周期长、效率低，需要研究一种能适应粗糙表面的实时在线检测方法和设备。

涡流检测能实现现场实时非接触式检测，广泛应用于铁道机车车辆［4］、油气管道［5］、航空航天［6］等领域。受工件表面粗糙不平所引起的提离效应的影响，在实际应用时需要对传统的涡流检测技术进行一定的改进。对于抑制提离效应的研究一直是涡流检测领域的热点，文献［7-11］主要从信号处理角度实现对涡流检测提离效应的抑制。

本研究针对辐板裂纹涡流检测中的变提离问题，改进探头结构，提出一种适用于火车车轮辐板裂纹涡流检测的小体积探头结构，在保证高信噪比的前提下提高探头的灵敏度，以实现对粗糙表面裂纹的准确检测。此外，本研究基于场路耦合模型［12］对探头进行有限元分析，并通过实验验证所优化的涡流检测探头的检测效果。……