傳感器組件的制作方法
【專利說明】傳感器組件
[0001]本申請為于2009年I月9日提交的、名為“傳感器組件”的PCT國際申請PCT/GB2009/000049的對應(yīng)中國國家階段申請第200980101954.9號的分案申請。
[0002]本發(fā)明涉及能夠通過利用電磁效應(yīng)的各種傳感器來檢查工程部件的裝置，工程部件諸如用于鐵路工業(yè)中的路軌。
[0003]作為電導(dǎo)體的工程部件可通過電磁技術(shù)進(jìn)行檢查。這些技術(shù)包括但不限于渦流檢查、磁通量泄露、剩磁、交流電流量測量(acfm)、以及磁感應(yīng)。
[0004]所有這些技術(shù)依賴于將在部件表面附近建立的電磁場或磁場。接著傳感器測量場的絕對屬性，或更一般地，測量這些屬性隨傳感器與表面位置之間的空間關(guān)系的變化。一般地，通過使傳感器相對于部件移動或使部件相對于傳感器移動，傳感器沿部件表面被掃描。當(dāng)發(fā)生這種相對移動時(shí)，對傳感器與場之間的相互作用進(jìn)行監(jiān)控。部件接近其表面的材料的變化將被顯示為場的局部干擾。
[0005]這類技術(shù)在很多工程領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用，并且有很多常規(guī)執(zhí)行這種檢查的專有裝備實(shí)例。最重要的用途是檢測表面斷裂的裂縫，在一些情況下檢測非表面斷裂但接近表面的裂縫。其它用途是材料分類，以區(qū)分一種類型的材料與其他類型的材料。
[0006]圖1示出了總體上由標(biāo)號I表示的系統(tǒng)，其中應(yīng)用了上述原理。系統(tǒng)I包括被檢查部件2、傳感器4、以及無磁隔離物6。在使用中，隔離物6和傳感器4相對于部件2移動。隔離物的尺寸被確定以在傳感器4與部件2之間提供適當(dāng)?shù)拈g隔。在一些示例性應(yīng)用中，該間隔一般需要大約I或2毫米以使傳感器保持適當(dāng)?shù)撵`敏度(sensitivity)。
[0007]圖2示出系統(tǒng)10，其是上述系統(tǒng)I的變體。系統(tǒng)10包括與上述部件2和傳感器4類似的被檢查部件12和傳感器14。系統(tǒng)10還包括機(jī)械裝置16，其適用于分隔部件12與傳感器14。在使用中，機(jī)械裝置16 (因而還有傳感器14)相對于部件12移動。該間隔可能一般需要大約I或2毫米以使傳感器保持所需的靈敏度。
[0008]盡管上述技術(shù)可能非常成功，但它們具有共同的重大缺陷。傳感器的響應(yīng)受兩種情況所影響:第一，如上簡述，傳感器附近的表面屬性的變化；以及第二，傳感器與被檢查表面的間隔。后一項(xiàng)參數(shù)經(jīng)常被稱為提離(lift-off)。
[0009]如果被檢查的表面被很好的控制并具有一致和規(guī)則的形狀，那么傳感器可以容易的與該表面保持已知距離，通常小于1mm。然而，這個(gè)間隔的任何變化將導(dǎo)致傳感器響應(yīng)的性質(zhì)和幅值的變化，這樣，該表面形狀或形態(tài)的任何變化將導(dǎo)致傳感器輸出的重大變化。這種變化通常決定(dominate)由材料變化所引起的那些變化。
[0010]因此，需要付出極大的努力以建立控制這種間隔和提離效應(yīng)的機(jī)械狀況。相反地，如果不能控制機(jī)械關(guān)系，通常很難產(chǎn)生令人滿意的檢查體系。這樣，如果任何被檢查部件受到改變其形狀的未知量磨損，那么由于提離引起的變化的未知效應(yīng)，這些檢查之一的結(jié)果可能不可靠。
[0011]很多系統(tǒng)在傳感器與部件之間使用機(jī)械接觸來控制這個(gè)間隔，但是這些系統(tǒng)總是會在部件形狀意外改變的地方受到磨損和潛在的損壞。
[0012]本發(fā)明尋求克服或解決上面指出的一個(gè)或多個(gè)問題。
[0013]本發(fā)明提供包括柔性隔離物和一個(gè)傳感器(或多個(gè)傳感器)的設(shè)備，隔離物具內(nèi)表面和外表面，傳感器抵靠隔離物的內(nèi)表面，使得在使用中，隔離物的外表面與被檢查物體相接觸。優(yōu)選地，該設(shè)備是路軌檢查設(shè)備。優(yōu)選地，被檢查物體是路軌。
[0014]本發(fā)明還提供一種方法，包括以下步驟:提供柔性隔離物；安裝一個(gè)傳感器(或多個(gè)傳感器)，使其抵靠隔離物的內(nèi)表面；以及定位隔離物，使得隔離物的外表面與被檢查物體相接觸。優(yōu)選地，該方法是路軌檢查方法。優(yōu)選地，被檢查物體是路軌。
[0015]在使用中，傳感器與隔離物的內(nèi)表面在一點(diǎn)處相接觸，而隔離物的外表面在該點(diǎn)處與被檢查物體相接觸。
[0016]本發(fā)明使得傳感器和被檢查部件的間隔保持在由隔離物厚度所設(shè)定的恒定值。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，這種尺寸可能約為Imm至2_ ;在其它實(shí)施方式中，這種尺寸可會 1mm。
[0017]由于隔離物是柔性的，因此隔離物符合被檢查物體的形狀。這樣，即使表面的準(zhǔn)確形狀未知并且傳感器與部件的相對移動速度很快，柔性隔離物的提供能使傳感器與被檢查部件之間的恒定間隔變得容易。設(shè)備的這種特性使得能夠?qū)㈤g隔保持在恒定值，而不受磨損和機(jī)械損傷的限制影響。
[0018]以這種方式，本發(fā)明解決在成功檢查工程部件中的主要困難之一，即傳感器與部件的間隔的變化。新設(shè)備的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)傳感器在部件上移動并遇到機(jī)械突起時(shí)，給傳感器提供機(jī)械保護(hù)。
[0019]所述隔離物可以是圓的，傳感器可以位于圓內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，隔離物是輪胎。優(yōu)選地，隔離物是可轉(zhuǎn)動的。優(yōu)選地，隔離物被配置為使得在使用中，該隔離物沿著被檢查設(shè)備滾動。
[0020]傳感器可以是通過彈簧裝載或安裝在受載彈簧(spring loaded)機(jī)構(gòu)上。以這種方式，彈簧抵靠隔離物的內(nèi)表面，并因此抵靠被檢查物體。因而，當(dāng)隔離物折曲時(shí)，傳感器保持與隔離物內(nèi)表面的接觸。
[0021]隔離物可以抵靠被檢查物體。
[0022]傳感器可以是電磁傳感器。此外，傳感器可以測量傳感器附近的被檢查物體表面的電磁屬性變化。舉一個(gè)例子，被測量的電磁屬性可以是渦流。隔離物可以是非金屬的。被檢查物體可以是導(dǎo)電的。
[0023]在本發(fā)明的一種形式中，被檢查物體是鐵路路軌。傳感器例如可以用于檢查這種鐵路路軌中的缺陷。
[0024]隔離物和相關(guān)聯(lián)的傳感器可以相對于被檢查物體移動，以沿著所述物體進(jìn)行測量。優(yōu)選地，隔離物沿著所述物體轉(zhuǎn)動。在可替代的裝置中，被檢查物體可以相對于傳感器移動。
[0025]參照所附的示意圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中:
[0026]圖1是已知傳感器裝置的截面圖；
[0027]圖2是另一已知傳感器裝置的截面圖；
[0028]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的傳感器裝置；
[0029]圖4示范了本發(fā)明的使用；
[0030]圖5示范了當(dāng)被檢查物體已經(jīng)在使用中磨損時(shí)本發(fā)明的使用；以及
[0031]圖6示范了本發(fā)明使用的進(jìn)一步特征。
[0032]圖3和4示出了總體上由標(biāo)號20表示的系統(tǒng)。系統(tǒng)20包括路軌22、一個(gè)或多個(gè)傳感器24、以及柔性輪胎26。輪胎抵靠(urge against)路軌22，并且由于輪胎是柔性的，所以輪胎符合路軌的形狀。
[0033]如圖3所示，傳感器24安裝在輪胎26內(nèi)，使得傳感器與輪胎的內(nèi)表面在一點(diǎn)上相接觸，而輪胎的外側(cè)在該點(diǎn)處與路軌22相接觸。
[0034]傳感器24安裝在受載彈簧設(shè)備上，該設(shè)備將傳感器壓向輪胎的內(nèi)側(cè)，使得當(dāng)輪胎折曲(flex)時(shí)，傳感器保持與內(nèi)表面的接觸。
[0035]上面參考圖3和圖4描述的傳感器裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，即使被檢查物體在使用中磨損，傳感器還能夠進(jìn)行可靠的測量，這將在下面進(jìn)行進(jìn)一步解釋。
[0036]圖5示出了系統(tǒng)20’，除了路軌22’通過使用已經(jīng)變得磨損之外，系統(tǒng)20’與上述系統(tǒng)20相同。如圖5所示，輪胎26’的柔性使得輪胎能夠在橫向上接納(take up)路軌22’的形狀，而且因?yàn)閭鞲衅?4’與輪胎的內(nèi)表面相接觸，所以傳感器與表面保持固定的距離，即輪胎的厚度。這樣，如果當(dāng)輪胎沿著路軌移動時(shí)路軌形狀改變，那么輪胎的柔性使得其形狀隨之發(fā)生改變，傳感器跟隨著輪胎，從而在形狀改變期間保持同樣間隔。因而大大消除了提離效應(yīng)。
[0037]圖6示出第一路軌32a和第二路軌32b相遇情況下本發(fā)明的使用。如圖6所示，第二路軌被安置為略高于第一路軌；當(dāng)然，這種情景在實(shí)際中很常見。傳感器(未示出)安裝在柔性輪胎36內(nèi)。由于輪胎36是柔性的，如圖6所示，它適應(yīng)被測部件形狀的變化。
[0038]如圖6所示，兩個(gè)路軌之間的連接處給傳統(tǒng)安裝的傳感器帶來相當(dāng)大的麻煩。例如，當(dāng)傳感器裝置從第一傳感器上方移動到第二傳感器上方時(shí)，傳感器經(jīng)常被損壞。在最好的情況下，高度的差異可能導(dǎo)致提離的顯著改變。在本發(fā)明設(shè)備的情況下，當(dāng)輪胎在路軌上滾動時(shí)，輪胎通過折曲來適應(yīng)這種形狀的改變，從而提供恒定的間隔并且對內(nèi)表面上的傳感器提供機(jī)械保護(hù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種路軌檢查設(shè)備，包括柔性隔離物和傳感器，所述隔離物具有內(nèi)表面和外表面，所述傳感器是通過彈簧裝載的以便所述傳感器抵靠所述隔離物的所述內(nèi)表面，使得在使用中，所述隔離物的所述外表面與所述被檢查路軌相接觸，其中，所述隔離物是圓形的，所述傳感器位于圓內(nèi)，并且所述傳感器是電磁傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述隔離物是輪胎。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，在使用中，所述隔離物抵靠所述被檢查物體。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述隔離物是非金屬的。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述傳感器測量所述傳感器附近的所述被檢查物體表面的電磁屬性的變化。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述被檢查路軌是導(dǎo)電的。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述隔離物是可轉(zhuǎn)動的，從而在使用中，所述隔離物被配置為沿著所述被檢查路軌滾動。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括相對于所述被檢查物體驅(qū)動所述隔離物和所述傳感器的裝置。
9.一種系統(tǒng)，包括如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，還包括所述被檢查物體。
10.一種路軌檢查方法，包括如下步驟: 提供柔性隔離物； 以彈簧裝載的配置安裝傳感器使其抵靠所述隔離物的內(nèi)表面；以及 定位所述隔離物使得所述隔離物的外表面與被檢查路軌相接觸，其中所述隔離物是圓形的，所述傳感器位于圓內(nèi)，并且所述傳感器是電磁傳感器。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括使所述隔離物抵靠所述被檢查路軌的步驟。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括相對于所述被檢查路軌驅(qū)動所述隔離物和所述傳感器的步驟。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括相對于所述被檢查路軌驅(qū)動所述隔離物和所述傳感器的步驟。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述隔離物沿著所述被檢查路軌轉(zhuǎn)動。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述隔離物沿著所述被檢查路軌轉(zhuǎn)動。
16.如權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的方法，還包括使用所述傳感器以測量在所述傳感器附近的被檢查物體表面的電磁屬性的變化的步驟。
【專利摘要】本發(fā)明涉及能夠檢查工程部件的裝置，工程部件諸如用于鐵路工業(yè)中的路軌。路軌檢查設(shè)備包括傳感器(24)和柔性隔離物(26)。柔性隔離物(26)具有內(nèi)表面和外表面。傳感器(24)抵靠隔離物(26)的內(nèi)表面，在使用時(shí)，隔離物(26)的外表面與被檢查路軌相接觸。
【IPC分類】B61K9-10
【公開號】CN104608798
【申請?zhí)枴緾N201410809490
【發(fā)明人】羅伯特·萊·克勞科爾
【申請人】斯佩里鐵軌（國際）有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2009年1月9日
【公告號】CA2711552A1, CN101918260A, EP2244923A2, EP2244923B1, US20110043199, WO2009087385A2, WO2009087385A3