专利名称：超声波探头装置的制作方法
技术领域：
超声波探头装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种超声波探头装置，尤其涉及一种用于轨道交通车轮的超声波 在线检测的具有开关单元的超声波探头装置。
背景技术：
[0002]车轮是所有轨道交通车辆的重要走行部件，其质量直接关系着车辆的行车安全。 因此，国内外对于轨道交通车轮的质量都非常重视，特别是随着我国高速铁路、重载铁路的 快速发展，导致车轮在行进中所受到的载荷也不断加大，车轮的质量安全也因此变得尤为重要。[0003]目前，保障轨道交通车轮质量安全的途径主要有两种，一是提高车轮生产制造技 术，从源头改善车轮的质量，二是发展车轮的检测技术，对新制的和在役的车轮进行无损检 测，及时发现存有缺陷或隐患的车轮，对其进行更换或修复，保证行车安全。在车轮的检测 技术中，超声波检测作为一种重要的无损检测方法，可以对车轮的内部缺陷进行检测，确保 车轮的内部质量安全。[0004]传统的车轮超声波检测方式，无论是人工检测，还是拆卸车轮后的离线自动化检 测，效率都非常低，这样的检测方式已经无法满足我国轨道交通行业的快速发展需求。为 此，近年来，国内外研究工作者越来越多地关注和研究车轮超声波在线检测技术，相比于传 统的手工检测或者离线自动化检测，在线检测技术的最大的优势是可以在不拆卸轮对、保 持轨道交通车辆在线运行状态的情况下，对在役车轮实现超声波自动检测，大大地提高了 检测效率。[0005]超声波在线检测车轮的技术通常这样实施，将超声波探头排列成阵列，车轮在线 滚压通过探头阵列，探头在与车轮接触后对相应位置的车轮内部的进行超声波检测，如图1 所示。检测过程中，超声波探头沿纵向以一定间隔排布，排布的长度只要不小于被检测车轮 的周长，这样车轮滚压过超声波阵列就可以完成全部检测，将检测数据发送系统分析，不需 要拆卸车轮，而且检测效率非常高。[0006]但是，这种检测方法同时具有数据量巨大，系统数据负荷过重的不足。探头全部打 开，每个探头都对系统发送数据，使得系统的数据压力是非常巨大，为后续数据传输、处理、 储存都提出了非常严苛的要求，同时也对系统硬件的要求极高，使得成本非常昂贵，不利于 产品化。而且，并不是所有探头都被车轮同时按压或接触，所以，大量的数据都是非检测信实用新型内容[0007]为了解决上述超声波检测技术中的数据量巨大和信息冗余的问题，本实用新型的 发明人提出实时获得探头的工作信息的方法，系统不是同时获得所有探头的信息，仅仅是 获得被压下或与车轮接触的探头的工作信息，这样，将大大降低系统的数据量和信息的冗余量。[0008]为此，本实用新型提出一种用于车轮的超声波探头装置，其包括壳体，其中部形 成有中空的容纳空间；盖板，其设置于壳体的上部，盖板的中部形成有通孔；超声波探头本 体，其上部穿过盖板的通孔而向外延伸预定长度，在车轮通过时与车轮接触并被按下，相对 于壳体发生运动；限位块，其容纳于壳体中，位于盖板下方，并与所述超声波探头本体结合; 弹簧，其容纳于壳体中，支撑于壳体与超声波探头本体之间，当超声波探头本体被车轮按下 时为超声波探头本体提供回复力；按压感应单元，其根据超声波探头本体被车轮按下而与 壳体产生的相对运动发出感测信号。[0009]优选地，所述按压感应单元为接触式开关，其与信号源串连连接，根据超声波探头 本体与壳体之间的相对运动断开或闭合，从而向外部发出感测信号。[0010]优选地，所述开关单元为接近开关，其与信号源串连连接，根据超声波探头本体与 壳体之间的相对运动接通或断开，从而向外部发出感测信号。[0011 ] 优选地，所述接近开关为电感接近开关。[0012]优选地，所述接近开关为光电开关。[0013]优选地，所述接近开关为霍尔开关。[0014]优选地,霍尔开关的霍尔器件设置在壳体上，霍尔开关的磁性器件相应于霍尔器 件设置在超声波探头本体上。[0015]优选地，所述磁性器件通过安装�？榘沧坝诔ㄌ酵繁咎迳�。[0016]优选地,霍尔开关的磁性器件设置在壳体上,霍尔开关的霍尔器件相应于磁性器 件设置在超声波探头本体上。[0017]优选地，所述霍尔器件通过安装�？榘沧坝诔ㄌ酵繁咎迳�。[0018]由于本实用新型的用于车轮的超声波探头装置具有按压感应单元，其能根据车轮 按压超声波探头时产生的相对运动而产生感测信号，检测系统的控制单元根据该感测信号 获知具体哪个超声波探头被按下，实时接收该路超声波探头的超声检测数据，从而最大程 度地减小了系统的数据量和信息冗余，使得系统硬件要求大大降低，降低了系统的成本。
[0019]图1为超声波探头阵列在线监测车轮的示意图；[0020]图2为本实用新型的用于车轮的超声波探头装置一种最佳实施方式；[0021]图3为图2所示的超声波探头装置中的超声波探头本体；[0022]图4为图2所示的超声波探头装置中的安装模块；[0023]图5为本实用新型的用于车轮的超声波探头装置另一种实施方式。
具体实施方式
[0024]下面，结合附图对本实用新型的用于车轮的超声波探头装置进行详细说明。[0025]为了能实时地获取超声波探头的工作信息，利用超声波探头工作时必须要与车轮 接触并被压下这一特点，本实用新型的超声波探头装置配置了感应该相互运动的感应单 元，通过感应单元对相对运动的感测，向系统发送信号，由此，系统根据接收的信号判断该 超声波探头是否被压下，从而做出相应的控制，比如，只接受该探头的超声检测数据。[0026]本实用新型的超声波探头装置包括壳体1，其中部形成有中空的容纳空间；盖板2，其设置于壳体I的上部，盖板2的中部形成有通孔；超声波探头本体3，其上部穿过盖板2 的通孔而向外延伸预定长度，在车轮通过时与车轮接触并被按下，相对于壳体I发生运动； 限位块5，其容纳于壳体I中，位于盖板2下方，并与所述超声波探头本体3结合，限制探头 本体向外延伸的长度；弹簧4，其容纳于壳体I中，支撑于壳体I与超声波探头本体3之间， 当超声波探头本体3被车轮按下时为超声波探头本体3提供回复力，即当车轮离开超声波 探头本体时，在弹簧的作用下，探头向上运动，由盖板2的通孔中向外伸出，直至限位块5于 盖板2接触；按压感应单元，其根据超声波探头本体3被车轮按下而与壳体I产生的相对运 动发出感测信号。[0027]按压感应单元可以采用接触式开关或者非接触式开关来实现。[0028]如图5所示为本实用新型的用于车轮的超声波探头装置的一种实施方式，在该用 于车轮的超声波探头装置中，在超声波探头本体的下方设置了按压式开关11，这样，当车轮 压下探头时，探头本体向下移动，按下其下方的按压开关，开关接通或者断开，向外输出开 关量。本领域的技术人员应该明白，该按压开关装置是串联地与信号源(比如3V的Vcc) 连接的。这里，接触式开关还可以是设置在其他位置，比如，开关是设置在超声波探头本体 侧方，通过超声波探头本体的移动来闭合或断开。除了按键开关外，也可以用其它形式的接 触开关来实现。[0029]本实用新型的用于车轮的超声波探头装置的按压感应单元也可以采用非接触式 开关来实现。比如接近开关。该接近开关可以是电感接近开关、光电开关、霍尔开关。[0030]
以下结合附图2-4来说明按压感应单元为霍尔开关时的实施例。[0031]如图2所示，霍尔开关的磁性器件6设置在超声波探头本体3上，霍尔开关的霍尔 器件7设置在壳体I上。当超声波探头本体3被车轮按压而向下运动时，超声波探头本体 3上的磁性器件6同时向下运动，接近壳体I上的霍尔器件7，当磁性器件6到达预定位置 时，霍尔开关接通，向外输出感应信号。[0032]磁性器件6可以直接设置在超声波探头本体3上，可以是通过安装模块8而安装 在超声波探头本体3上。[0033]另一种方式，霍尔开关的磁性器件6设置在壳体I上，霍尔开关的霍尔器件7设置 在超声波探头本体3上。当超声波探头本体3被车轮按压而向下运动时，超声波探头本体 3上的霍尔器件7同时向下运动，接近壳体I上的磁性器件6，当霍尔器件7到达预定位置 时，霍尔开关接通，向外输出感应信号。[0034]霍尔器件7可以直接设置在超声波探头本体3上，可以是通过安装�？�8而安装 在超声波探头本体3上。[0035]由于本实用新型的超声波探头装置自身具备按压感应单元，可以实时地向外部系 统发送探头被按下的信息，因此，外部系统很容易就能判断出哪个探头正在被车轮按下，可 以选择性地采集该路探头的超声波检测数据，系统的数据量负担降低到最�。佣梢越� 低系统的处理量，进而可以降低系统的硬件要求。
权利要求1.一种用于车轮的超声波探头装置，其包括壳体，其中部形成有中空的容纳空间；盖板，其设置于壳体的上部，盖板的中部形成有通孔；超声波探头本体，其上部穿过盖板的通孔而向外延伸预定长度；在车轮通过时超声波探头本体与车轮接触而被按下，与壳体发生相对运动；限位块，其容纳于壳体中，位于盖板下方，并与所述超声波探头本体结合；弹簧，其容纳于壳体中，支撑于壳体与超声波探头本体之间，当超声波探头本体被车轮按下时为超声波探头本体提供回复力；按压感应单元，其根据超声波探头本体被车轮按下而与壳体产生的相对运动发出感测信号。
2.如权利要求1所述的超声波探头装置，其特征在于所述按压检测单元为接触式开关，其与信号源串连连接，根据超声波探头本体与壳体之间的相对运动断开或闭合，从而向外部发出感测信号。
3.如权利要求1所述的超声波探头装置，其特征在于所述开关单元为接近开关，其与信号源串连连接，根据超声波探头本体与壳体之间的相对运动接通或断开，从而向外部发出感测信号。
4.如权利要求3所述的超声波探头装置，其特征在于所述接近开关为电感接近开关。
5.如权利要求3所述的超声波探头装置，其特征在于所述接近开关为光电开关。
6.如权利要求3所述的超声波探头装置，其特征在于所述接近开关为霍尔开关。
7.如权利要求6所述的超声波探头装置，其特征在于霍尔开关的霍尔器件设置在壳体上，霍尔开关的磁性器件相应于霍尔器件设置在超声波探头本体上。
8.如权利要求7所述的超声波探头装置，其特征在于所述磁性器件通过安装�？榘沧坝诔ㄌ酵繁咎迳�。
9.如权利要求6所述的超声波探头装置，其特征在于霍尔开关的磁性器件设置在壳体上，霍尔开关的霍尔器件相应于磁性器件设置在超声波探头本体上。
10.如权利要求9所述的超声波探头装置，其特征在于所述霍尔器件通过安装�？榘沧坝诔ㄌ酵繁咎迳�。
专利摘要一种用于车轮的超声波探头装置，包括壳体，其中部形成有中空的容纳空间；盖板，其设置于壳体的上部，盖板的中部形成有通孔；超声波探头本体，其上部穿过盖板的通孔而向外延伸预定长度，在车轮通过时与车轮接触并被按下，相对于壳体发生运动；限位块，其容纳于壳体中，位于盖板下方，并与所述超声波探头本体结合；弹簧，其容纳于壳体中，支撑于壳体与超声波探头本体之间，当超声波探头本体被车轮按下时为超声波探头本体提供回复力；按压感应单元，其根据超声波探头本体被车轮按下而与壳体产生的相对运动发出感测信号。系统的控制单元根据该感测信号获知具体哪个超声波探头被按下，实时接收该路超声波探头的超声检测数据。
文档编号G01N29/24GK202837249SQ201220474600
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者张辉, 薛埃生, 杨巨平, 石兴 申请人:北京北铁高科电子技术有限公司
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