第4 章超声波探伤设备简介超声波探伤仪是利用超声波反射或透射原理检查工件缺陷的电子设备。

它的作用是产生电振荡并加于探头晶片，激励晶片发射超声波；同时将探头接收回来的电信号进行放大，通过一定的形式显示出来，从而得到被探工件内部有无缺陷及缺陷的位置和大小等信息。

超声波探伤仪的种类很多，分类的方法各不相同，若按缺陷的显示方式主要可分为以下两种：（一） A 型显示通常所说的超声波探伤仪，就是指A 型显示的脉冲反射式探伤仪。

它是以水平基线（X 轴）表示距离和时间，用垂直于基线的偏转（Y轴）表示幅度的一种信号显示方式。

对同一种均匀介质而言，由于超声波传播时间与缺陷的埋藏深度成正比，因此，可以根据缺陷回波在荧光屏水平线上的位置确定缺陷的深度，用回波幅度的高低来衡量缺陷的大小。

（二）B 型显示这是一种能够显示被检工件的横截面的图像，指示反射体的大致尺寸及其相对位置的超声信息显示方法,如图4-1 B 型扫描示意图。

这种显示方法是将荧光屏上横坐标代表探头移动距离，纵坐标代表声波传播时间（或距离），基线随探头的移动和回波时间而变化，可直观了解探头移动下方横断面的缺陷分布和离探测面的深度，获得在探头扫查方向的断面图。

图4-1 B 型扫描示意图1—探头；2—试件；3—缺陷；4—表面反射；5—底面反射；6—缺陷反射；7 - 示波屏4.1 常用超声波探伤仪上海目前具有420 公里的投入使用线路里程，但是目前上海地铁运营公司工务分公司只负责1～4号线四条线路的探伤检测工作，共148.53 公里，只占上海地铁总里程的35%，其他的线路目前都委托外单位负责探伤检测，所以目前拥有的探伤设备数量不多，但是今后新线的陆续开通，外单位负责线路的接管，地铁工务负责的探伤里程会快速增加，对于钢轨探伤工作量增加的这种预期压力，上海地铁工务放弃增加设备和人员的做法，探讨研究使用大型钢轨探伤车，改变探伤模式，在不大幅增加设备和人员的情况下，提高探伤效率，以满足将来日常的对钢轨探伤检测要求。

上海地铁钢轨探伤设备具体情况见3表3-1上海地铁目前使用的钢轨探伤仪主要是JGT-6 系列钢轨探伤仪以及CTS-22 通用探伤仪。

JGT-6 系列钢轨探伤仪主要是针对钢轨母材探伤，技术成熟，探测能力强。

CTS －22 通用探伤仪主要用来进行钢轨焊缝探伤和现场一些疑难伤损的校对。

表3-1 上海地铁钢轨探伤设备具体情况表型号日常作业应用范围用于钢轨母材、道岔设备探伤，人工推行小车式探伤，属于模拟JGT-6 型模拟式钢轨探伤仪式探伤设备，使用A 型显示，对长轨条焊缝位置探伤能力差。

用于钢轨母材、道岔设备探伤，人工推行小车式探伤，属于数字JGT-10 型数字式钢轨探伤仪式探伤设备，使用A/B 型显示，能波形储存，对长轨条焊缝位置探伤能力差。

用于钢轨长轨条焊缝位置的探伤检测，便携式探伤仪，属于模拟CTS-2200 模拟式通用探伤仪式探伤设备，使用A 型显示，对每一位具体置探伤能力强，一般用于焊缝探伤。

用于钢轨长轨条焊缝位置的探伤检测，便携式探伤仪，属于数字CTS-2020 数字式超声探伤仪式探伤设备，使用A/B 型显示，对每一位具体置探伤能力强，一般用于焊缝探伤。

大型钢轨探伤车对正线连续性探伤，探伤能力强，速度快，使用 B 型显示，刚从国外引进，目前仍在调试阶段，尚未正式投入使用。

4.1.1JGT-6型模拟式钢轨探伤仪JGT-6 系列仪器结构原理JGT-6型钢轨探伤仪也称为钢轨探伤小车：装有检测轨道上钢轨伤损设备的专用小车。

JGT-6系列钢轨探伤仪发展到现在为JGT-6B/A型，该仪器具有6个探伤通道，含有2个70°探头、2个37°探头及1个0°探头。

在使用过程中，6通道0° 探头一般不用，18°探头与37°探头不同时使用。

各通道设置的示意图如图4-2 所示。

配有探伤小车，连接6组晶片，除轨面声束无法涉及的部位之外，可同时用反射法或穿透法探测钢轨的轨头伤、螺孔裂纹、轨腰水平或纵向裂纹、轨底裂纹和焊接裂纹等多种伤损。

1. 机头2. 电池盒3. 机头旋转紧固丝4. 推手5. 推手紧固丝6. 抬手7. 翻板8. 探头及探头支架9. 行走轮10. 水阀11. 快速放水口12. 翻板挂钩37 度0 度3通道6 通道0 度37 度5 通道4 通道图4-2 JGT-6 型模拟式钢轨探伤仪探头设置示意图仪器具有探伤灵敏度高，性能稳定，操作简单等优点。

结构如图4-2、图4-3(a)、70 度70 度2通道1 通道18 度× 23、4通道图4-3(b)。

图4-2 JGT-6型钢轨探伤仪的结构图1、探头架在手推车箱底下部的二个探头架，具有简易手动升降装置和纵横向调节杆。

前后翻板上的二个探头架，可以松开碟形螺帽进行横向调节。

四个探头架均有横向细调装置，以便将探头调至轨面适当位置。

BJGT-6 型仪器的后翻板上增设了一只下压头探头架，主要用于螺孔小角度裂纹的探伤。

探头架上方有升降提帽。

打开提帽可以对压力进行内调。

2、探头插座手推车前后均有插座，安装探头时，应将探头的连接插头按通道编号插入相应的插座上。

各型号仪器均无校对插座，校对时一般占用第一或第三通道。

3、俯仰旋转托架手推车上的俯仰旋转托架作为托架仪器的装置，具有上下、左右的俯仰和旋转功能，以适应不同高度人员的探伤和现场伤损的校验需要。

4、翻板架为使多组探头同时工作，手推车底架采用翻板结构，探伤时需将前后翻板架放下并锁定，在公路上或停止探伤在钢轨上推行，应将翻板翻起。

5、给水系统给水系统由水箱，水路调节阀和水管组成。

探伤时打开水阀为探伤提供耦合剂。

BJGT-6 型的水阀后侧有清洗槽，水箱底部有排污口。

打开槽口螺帽，可对水阀疏通，水箱排污。

6、走行系统尼龙轮、保险轮和橡胶轮组成走行系统。

尼龙轮供探伤仪在钢轨上滚动走行，前后轮的平行角度可调，且采用单面轮边，确保尼龙轮紧靠轮边。

BJGT-6 型尼龙轮内侧设有等距离10 只磁钢，用于走行速度采样。

并在相应的角铁架上装有速度传感器。

尼龙轮外侧装有保险轮二只，防止探伤仪在推行中掉道。

橡胶轮是供探伤仪在平整道路上推行或停放。

并随着前后翻板架的起落而自行放下和收起。

7、工具箱和电池盒座水箱上方有一只工具箱和电池盒座，蓄电池插入电池盒座后均应锁定。

BJGT-6 型采用内藏的中间接插件，插入电池前，先接好电源，然后将蓄电池平稳推进电池盒座，以防插头线轧损。

8、波段开关和报警喇叭BJGT-6 型机架前后各有一只波段开关和报警喇叭。

波段开关用于三、四通道选用37°和小角度探头( β =18 可作音量调节。

JGT-6 系列仪器工作原理仪器开机后，稳压电路输出＋10.5v 电压供仪器各单元电路，微机电路得电后输出各类控制信号协调整机工作，反射电路输出高频电脉冲激励晶片向钢轨内反射超声波，在此同时，扫描电路开始工作，扫描信号经放大后进入CRT 电路产生扫描时基线。

反射后进入钢轨的超声波遇到缺陷后反射回来被晶片接受产生高频电信号，该信号经前置放大电的切换。

报警喇叭后端的10K 长柄电位器图4-3(a) JGT-6B 钢轨探伤仪控制与显示面板图4-3(b) JGT-6B 钢轨探伤仪控制与显示面板路、主放大器放大检波和，一路经视频放大后在荧光屏上显示，另一路通过报警灵敏度调节电路后进入微机电路，该信号经过微机电路识别后控制相应的报警电路进行伤损报警。

DAC 电路根据设置产生相应的DAC 补偿曲线，对放大电路实现距离－幅度补偿，以提高仪器的探测能力和信噪比。

闸门电路产生各种报警及反报警闸门，进入微机电路进行报警控制和伤损识别。

字符帧扫描电路和扫描线间距电路产生字符信号和拉开扫描线，移位传感器提高仪器位移信号，使仪器实现里程记录、超速记录等功能。

如图4-4 JGT—6 钢轨探伤仪电路原理图输入电源图4-4 JGT—6钢轨探伤仪电路原理图钢轨探伤仪作为一种检测设备，其性能的好坏，直接影响着检测质量，因此，规定每半月须对仪器进行一次性能测试（半月测试），每季度须对仪器进行季度检测（季检），每年进行一次年度检测（年检）。

半月测试的内容主要检测仪器的伤损发现能力（检测性能），季检除检测仪器的伤损发现能力外，还检测部分仪器的附加功能，年检除完成季检项目外还必须检测仪器部分重要的电路参数指标。

JGT-6 钢轨探伤仪适用于对43、50 、60、75kg/m 钢轨的伤损检测，通过不同的探头组合，可实现轨头3×70 度、AT 道岔、无缝线路双70 度穿透和小角度螺孔裂纹的复核校对等功能。

4.1.2JGT-10型数字式钢轨探伤仪JGT-10型数字式钢轨探伤仪是数字式钢轨探伤仪，他同JGT-6型模拟式钢轨探伤仪相似的一种配有车推车的轻便的在役钢轨专用超声波。

仪器具有10个通道，含有3个70°探头、2个37°探头及1个0°探头。

其中6通道使用了直70度探头，18度探头与37度探头不同时使用。

各通道设置的示意图如图 2.14所示。

JGT-10型数字式钢轨探伤仪能探测除了具有JGT-6型模拟式钢轨探伤仪能探测的伤损之外，还具备对鱼鳞纹下核伤的探测能力。

JGT-10型数字式钢轨探伤仪将A超探伤、B超探伤、波形储存、 B 超全程记录、探伤作业管理记录五大功能集于一身。

在A超探伤时可选用与传统模拟式探伤仪相似的显示方式。

通过机内的温度传感器，探伤仪可以对灵敏度自动进行线性调整，减小由于外界温度改变而引起的灵敏度的误差。

但它同JGT-6型模拟式钢轨探伤仪一样需要人工推行探伤，所以探伤速度相对JGT-6型模拟式钢轨探伤仪而言没有改进提高。

它还具有大容量的A超波形和B超图像储存功能。

储存的数据既可在自身显示屏上查看，也可以通过U盘下载到计算机上浏览存档。

A/B 超还可同时工作，并在这过程中进行B超图像的全程记录。

JGT-10型数字式钢轨探伤仪可以记录的内容除了A超波形和B超图像之外，还包括推行距离、即时速度、开关机时间、限速情况、超速次数、超速时间、探测灵敏度、电池电压等[14]。

直70度37度70度70 度18度×2 0度37度6通道3通道2通道1通道3、4通道5通道4通道图2.14 JGT-10 型数字式钢轨探伤仪探头设置示意图4.1.3 CTS－22 型通用探伤仪CTS －22型通用探伤仪系模拟仪器，是SIUI 新一代通用型模拟超声探伤仪。

采用高亮度进口示波管，具有灵敏度高、动态范围宽、分辨力好的优点，还有功耗低、体积小、重量轻、密封性好、容易携带和声光报警功能等特点。

其采用先进的表面安装元件和技术（SMT ）生产，可靠性高。

脉冲重复频率开关分高、中、低三档，与探测范围配合，有多达15 种脉冲重复频率供选择。