电磁层析钢轨损伤探测与分析仪器的研制

轨道交通主要使用电力能源，是环保、低碳、节能减排的绿色交通，所以得到飞速发展。但目前安全问题日渐突出，特别是轨道的安全引人注目，随着新建线路服役时间的增加，钢轨损伤导致的事故时有发生，所以轨道交通发展迫切呼唤一种在线钢轨探伤技术。本课题拟研制全新的电磁层析钢轨损伤探测与分析仪器样机，推进钢轨探伤的在线应用。该仪器基于电磁层析成像原理，使用多通道电磁传感器，可在高速条件下检测钢轨表面损伤及浅表内伤；同时该仪器将使用工业高速线阵摄像机进行钢轨表面损伤的视频图像识别，来补偿电磁层析传感器检测表面损伤及浅表内伤时的信号耦合，从而提高分辨率。仪器激励检测通道拟全部进行高分辨率设计，并将应用FPGA硬件实现快速阻抗分析算法，因此仪器同时具备高精度阻抗分析仪的功能。若仪器研制，其高速探伤功能将使钢轨在线探伤早日实现，其高精度阻抗分析功能将有益于相关基础科学研究。

轨道交通是国家重点发展的领域，因为轨道交通具有环保、低碳、节能、便捷、运量大、受恶劣气候影响小的优点。本项应用电磁层析成像方法研制了新型钢轨探伤仪器，该仪器相关技术的研究可推进钢轨损伤检测基础技术的发展。三年来，该项目完成了以下工作，（1）研究了钢轨损伤机理，与北京铁路局工务段密切交流进行现场实验，调研了国外新型的钢轨探伤技术，根据现场对钢轨损伤检测的需求设计了电磁整列式传感器。（2）研究了电磁传感器检测信号的特性，设计了实验室钢轨探伤测试系统，进行了实验室功能验证测试。（3）设计了抑制提离效应的新型差动电磁传感器，解决了钢轨探伤时传感器与被测钢轨之间距离波动的提离效应影响。（4）研制了四通道高速高精度FPGA同步采样系统，设计了应用于钢轨探伤的数字锁相放大器算法，研制了现场实验用的钢轨探伤仪器样机。项目取得的进展对实现轨道交通现场迫切需求的车载在线探伤有重要的借鉴意义。