相控陣技術
使用相控陣技術檢測火車輪
背景
在火車輪的製造和維護部門，針對火車輪的檢測，有著極為嚴格的規定。為了達到並超過這些嚴苛的標準，奧林巴斯提供了在車輪製造過程中或車輪重塑外型後的在役使用過程中，用於檢測鑄造或鍛造車輪的性能強大且靈活易用的超聲儀器、專用軟件和交鑰匙系統。
典型的檢測程序
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圖1.使用兩個線性相控陣探頭對輪緣進行檢測。 圖2. 使用第三個線性相控陣探頭對輪轂進行檢測。
在役檢測
在役火車輪需要定期重新修復外形。在這個過程中，將車輪上磨損的材料去除，再裝上新的材料，使車輪恢復到其最初的外形。當重塑外型的工作完成之後，需要使用線性相控陣探頭從車輪的踏面處再次檢查輪緣，然後才可以將火車輪重新投入使用（圖3）。一般來說，在這種應用中使用一個5 MHz，128個晶片的相控陣探頭，進行線性掃查，就可以覆蓋需要檢測的區域（圖4）。
圖3. 使用線性相控陣探頭檢測車輪的踏面。 圖4. 線性掃查
系統性能
檢測胎面所使用的檢測方案可以探測出大小相當於直徑1到3.2毫米平底孔的缺陷。典型的盲區是從輪緣表面算起的10到5毫米的區域。使用軟件中的特殊功能，可以進一步減小盲區。
圖5. 解決方案可以快速完成車輪檢測。
圖6. 用於車輪檢測的專用軟件
為了滿足在製造車輪的過程中對車輪進行檢測的要求，可以在可重複性為2 dB，信噪比（SNR）為22 dB，典型的盲區大於6毫米的情況下，對輪緣進行檢測，以探測到大小相當於直徑3毫米平低孔的缺陷。檢測的速度範圍為每秒鐘4英寸到8英寸，因此檢測人員可以在不到30秒的時間內檢測一個36英寸的車輪。這個檢測程序達到或超過了以下國際火車輪檢測的標準：EN13262、 ISO5948和AAR M-107/M-208。
圖7. 放有相控陣探頭的水浸箱用於在生產過程中對車輪的輪緣進行檢測。
結語
奧林巴斯的火車輪檢測解決方案可以迅速提供準確的檢測結果，從而有助於確保鐵路運輸系統的可靠性和安全性。所提供的解決方案包括交鑰匙機械裝置、一個水浸探頭，以及裝放於一個工業級別箱櫃中的一台FOCUS PX相控陣採集單元和RailView數據採集和分析軟件。
圖8. 箱櫃中可以放置一台或兩台FOCUS PX儀器和一個計算機。箱櫃還包含一個鍵盤托盤和支架，此外，還可以配備空調、燈和聲音報警器。
圖9. 奧林巴斯的火車輪子踏面的檢測解決方案，帶有一個自行定制的噴水器和水浸探頭。
應用所使用的產品
可擴展的FOCUS PX採集設備和FocusPC軟件融合了先進的相控陣（PA）和傳統超聲（UT）技術，可被方便地整合到自動和半自動檢測系統中。FOCUS PX及其軟件可生成和保存C掃描和A掃描的原始數據，對於基於檢測後數據分析得出判定結果的應用來說，堪稱一種理想的選擇。FOCUS PX及其軟件可用於航空航天（複合層壓材料）、電力生產（風力葉片）、運輸（火車輪）、金屬（鍛造部件）等行業的應用中。
可選購的FocusControl、FocusData和OpenView軟件開發包（SDK），與FOCUS PX設備相兼容，可使客戶自己開發所需的應用軟件。