Ультразвуковой рельсовый дефектоскоп Авикон-15

Преподаватель ЮУрУЦПК Головчик Юрий Александрович

Презентация для профессиональной подготовки операторов дефектоскопных тележек

Дефектоскоп предназначен для сплошного и вторичного контроля рельсов, проверки стрелочных переводов и покилометрового запаса при скорости движения до 4 км/ч с целью обнаружения дефектов по одной нити железнодорожного пути по всей длине и сечению рельсов, включая сварные стыки, за исключением перьев подошвы и зон шейки под болтовыми отверстиями ультразвуковыми пьезоэлектрическими резонаторами; выборочного ручного контроля отдельных сечений и сварных стыков рельсов ручными ультразвуковыми пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП); определения координат обнаруженных дефектов и амплитуд сигналов от них; сплошной регистрации дефектоскопической информации.

Дефектоскоп является многоканальной механизированной системой ультразвукового контроля с использованием эхо, зеркального и зеркально-теневого методов (ЗТМ) при контактном способе ввода ультразвуковых колебаний (УЗК).

Особенности дефектоскопа:
– одновременный контроль рабочей и нерабочей граней головки рельса эхо и зеркальным методами контроля;
– представление информации на цветном дисплее дефектоскопа. При контроле рельсов оператор в реальном времени может наблюдать отраженные сигналы по всем каналам в виде развертки типа ″В″ либо по любому из них в виде развертки типа ″А+В″. Анализ качества записи сигналов позволяет повысить эффективность выявления дефектов; – регистрация амплитуд эхо-сигналов на уровне до минус 6 дБ относительно порога звуковой индикации;

– регистрация сигналов контроля и сопутствующей дефектоскопической информации на внутреннюю память дефектоскопа и последующая передача протоколов на ПК через карту памяти (SD – Secure Digital, входящую в состав комплекта инструментов и принадлежностей);
– возможность просмотра сигналов контроля на ПК в виде развертки типа ″В″ на уровнях отображения от минус 12 до плюс 18 дБ относительно порога звуковой индикации;
– быстрая полуавтоматическая настройка дефектоскопических каналов.

Методы ультразвукового контроля, реализуемые дефектоскопом:
– при сплошном контроле .............. эхо, зеркальный и ЗТМ;
– при ручном контроле ……................................. эхо и ЗТМ.
Количество резонаторов, используемых для сплошного контроля …………….. 6.
Количество каналов блока ультразвукового многоканального (БУМ):
– для сплошного контроля .... 7 (в режиме Настройка – 8);
– для ручного контроля ............................................... 1.
Количество информационных каналов:
– для сплошного контроля .......................................... 11;
– для ручного контроля ................................................ 7.

Средства индикации дефектоскопа:
– встроенный динамик;
– цветной жидкокристаллический дисплей (ЖКД).

Сигнализация о наличии дефектов в каждом канале:
– звуковая (раздельная для каждой группы каналов);
– мнемоническая (раздельная для каждого канала) по ЖКД;
– в виде развертки типа В для всех ультразвуковых каналов одной нити в реальном времени;
– в виде развертки типа А+В для одного ультразвукового канала одной нити в реальном времени.
ЖКД используется для индикации:
– развертки типа А или А+В требуемого канала;
– развертки типа В каналов сплошного контроля;
– координат выявленного дефекта;
– амплитуды отраженного от дефекта сигнала;
– текстовой информации.

Месячная производительность дефектоскопа при контроле:
– сплошном:
a) летний период .......................... 70 км;
б) зимний период ......................... 60 км;
– вторичном ..................... 100 участков;
– стрелочных переводов:
a) летний период ...................... 280 шт.;
б) зимний период ..................... 230 шт.

– ″мертвая″ зона, измеренная по образцу СО-3Р, для ручных наклонных ПЭП, не более:
1) для П121-2,5-65 и П121-2,5-70 .................................................. 3 мм;
2) для П121-2,5-58 ........................................................................... 6 мм;
3) для П121-2,5-45 и П121-2,5-50 .................................................. 8 мм.
Параметры временной регулировки чувствительности:
– пределы регулировки зоны временной регулировки чувствительности (ВРЧ):
1) для наклонных каналов ............................................... от 0 до 40 мкс;
2) для прямых каналов ..................................................... от 0 до 20 мкс;
– дискретность регулировки ВРЧ ................................................. 1 мкс;
– глубина ВРЧ для каждого канала определяется коэффициентом усиления приемного тракта.

Длительность развертки типа ″А″:
а) для каналов сплошного контроля:
– ″ЗТМ 0″, ″Эхо 0″ ......................................................................................... 70 мкс;
– ″Эхо Н. 58″, ″Эхо О. 58″, ″Зерк О. 58″...................................................... 35 мкс
– ″Эхо Н. 70″, ″Эхо О. 70″ ............................................................................ 35 мкс;
– ″Эхо Н. 42 шейка″, ″Эхо О. 42 шейка″ .................................................. 175 мкс;
– ″Эхо Н. 42 подошва″, ″Эхо О. 42 подошва″ ......................................... 175 мкс;
б) для каналов ручного контроля, не менее:
– ″ЗТМ 0″, ″Эхо 0″ ........................................................................................................ 140 мкс;
– ″Эхо 45″, ″Эхо 50″, ″Эхо 58″, ″Эхо 65″, ″Эхо 70″ ........................................ 220 мкс.

Параметры схемы прозвучивания

В режиме ″Настройка″ условная чувствительность настраивается:

для канала ″ЗТМ 0″ сплошного и ручного контроля – относительно первого донного сигнала, полученного от подошвы в рельсе на заведомо бездефектном участке;
для каналов ″Эхо 0″, ″Эхо Н. 58″, ″Эхо О. 58″, ″Зерк О. 58″, ″Эхо Н. 42 шейка″, ″Эхо О. 42 шейка″, ″Эхо Н. 42 подошва″, ″Эхо О. 42 подошва″ сплошного контроля и ″Эхо 0″, ″Эхо 45″, ″Эхо 50″, ″Эхо 58″ ручного контроля – по образцу СО-3Р относительно отверстия диаметром 6 мм на глубине 44 мм;
для каналов ″Эхо Н. 70″, ″Эхо О. 70″ сплошного контроля и ″Эхо 65″ и ″Эхо 70″ ручного контроля – по образцу СО-3Р относительно отверстия диаметром 6 мм на глубине 15 мм.

Примечания:
1 Каналы ″Эхо Н. 42 подошва″ и ″Эхо О. 42 подошва″ сплошного контроля настраиваются автоматически при настройке каналов ″Эхо Н. 42 шейка″ и ″Эхо О. 42 шейка″ соответственно.
2 В режиме ″Настройка″ изменяется работа канала ″Зерк О. 58″ сплошного контроля. В этом случае соответствующий резонатор (оба отъезжающих пьезоэлемента) переключаются на совмещенный режим работы (излучение и прием).

Рекомендуемые значения условной чувствительности

Рекомендуемые параметры зон ВС

В режиме ″Настройка″ (для сплошного и ручного контроля) формируются зоны ВС, отличные от режимов ″Поиск″, ″Оценка″ и ″Ручной″. Данные зоны ВС необходимы для выявление отраженных сигналов от эталонных отражателей.
В дефектоскопе для каждого канала контроля предусмотрена корректировка времени пробега УЗК в призме преобразователя. Данная корректировка необходима для повышения точности измерения координат отражателей.
Время пробега УЗК в призме преобразователя корректируется для прямых каналов с помощью донного сигнала от противоположной поверхности образца СО-3Р на глубине 59 мм, а для наклонных каналов – по эхо-сигналу от вогнутой поверхности радиусом 59 мм. Для этих целей в верхней части экрана индицируется координата R, мм.
Время пробега УЗК в призме преобразователя может быть откорректировано в в режимах ″Настройка″, ″Оценка″ и ″Ручной″ путем выбора параметра ″Время в призме″. Рекомендуется корректировать его перед настройкой на условную чувствительность.

Основные режимы работы
 
В дефектоскопе предусмотрены следующие режимы работы:
– ″Главное меню″;
– ″Настройка″ – для настройки каналов сплошного и ручного контроля;
– ″Поиск-М″, ″Поиск-В″ и ″Оценка″, с выключенным или включенным режимом ″Болтовой стык″ – для проведения сплошного контроля;
– ″Ручной″ – для проведения ручного контроля;
– ″Регистрация″, ″Отметка путейской координаты″ и ″Отметка″ (для отметок оператора).
Значения других параметров контроля задаются через окно ″Установки″.
В режимах настройки и проведения контроля индицируются состояния аккумуляторов БУМ и БУИ.
  Экранные кнопки ″Назад″ (″Отмена″) позволяют осуществлять переход к предыдущему режиму работы или окну.

Режим ″Главное меню″ (вид в соответствии с рисунком позволяет перейти в режим Поиск, окна Установки, Регистрация, а также выключить дефектоскоп.

Переход в режим ″Настройка″ осуществляется из режима ″Главное меню″ через два промежуточных окна: ″Установки″ и Каналы. Для этого в ″Главном меню″ необходимо нажать экранную кнопку ″Установки″, в окне ″Установки″ – экранную кнопку ″Каналы″, а в окне ″Каналы″ – экранную кнопку требуемого канала (для каналов ручного контроля необходимо предварительно нажать экранную кнопку ″Каналы ручного контроля″).

Окно ″Установки″ (вид в соответствии с рисунком) служит для:
– перехода в окно ″Каналы″ (выбор каналов сплошного и ручного контроля) нажатием соответствующей экранной кнопки;
– включения/выключения автоматической сигнализации дефектов (АСД – звуковой индикации) нажатием соответствующей экранной кнопки;
– регулировки яркости подсвета экрана и громкости встроенного динамика путем нажатия соответствующей экранной кнопки и далее с использованием кнопок клавиатуры

В окне Каналы (вид в соответствии с рисунком) экранные кнопки каналов отображаются:
– с символами ″Х″ (в первый момент), которые по мере настройки каналов будут заменены на цифры – значения условной чувствительности;
– красным цветом, если для данных каналов имеется срабатывание АСД.

Для перехода в режим ″Настройка″ требуемого канала контроля следует:
а) в окне ″Установки″ нажать экранную кнопку Каналы;






б) в окне ″Каналы″:
– нажать (при необходимости) экранную кнопку ″Каналы сплошного контроля″ или ″Каналы ручного контроля″;
– выбрать канал контроля, нажав соответствующую экранную кнопку.

Режим ″Настройка″ (вид в соответствии с рисунком) служит для настройки требуемого канала сплошного и ручного контроля дефектоскопа.
Примечания:
1  Все установленные (настроенные) параметры контроля (за исключением начала и конца зон ВС) сохраняются в памяти дефектоскопа и воспроизводятся в других режимах работы. Положение зон ВС в режиме ″Настройка″ определяется необходимостью выявления эталонных отражателей для настройки чувствительности и для настройки времени в преобразователе и в общем случае отличается от ″штатного″ расположения зон ВС в режимах, предназначенных для проведения контроля.
2  При включенной регистрации изменение параметров в режиме ″Настройка″ заблокировано.

В центральной части экрана в режиме ″Настройка″ отображается развертка типа А канала контроля в координатной плоскости Амплитуда (дБ)  Глубина залегания (мм по глубине или мкс).
При настройке канала на условную чувствительность полученный максимум сигнала, попадающий в зону ВС и превышающий порог АСД, на развертке отображается символом +.

Примечания:
1  Данная точка на развертке типа А (а не вершина текущего сигнала) используется для настройки чувствительности.

В нижней части экрана против вершины сигнала в зоне ВС автоматически устанавливается измерительная метка.

В верхней части экрана в режиме ″Настройка″ индицируются:
– глубина залегания отражателя H (мм);
– расстояние от точки выхода луча резонатора до проекции отражателя на поверхность катания L (мм);
– амплитуда эхо-сигнала над пороговым уровнем N (дБ).
Во второй строке верхней части экрана индицируются:
– угол ввода канала;
– метод контроля;
– состояние аттенюатора (дБ).

Справа на экране располагается вертикальный блок экранных кнопок (пунктов меню), позволяющих по нажатию выполнять следующие действия:
– Канал для смены канала контроля;
– Парам. осуществляет выбор параметра контроля из списка;
Примечание – При выборе настройки чувствительности на экранной кнопке индицируется название Настр. канал;

В режиме ″Настройка″ имеется окно ″Параметры″, с использованием которого возможно изменение следующих параметров контроля:
– начальное значение зоны ВС, мкс/мм;
– конечное значение зоны ВС, мкс/мм;
– текущее (рекомендуемое) значение условной чувствительности ″Ку″, дБ;
– настройка на условную чувствительность;

– значение ВРЧ, мкс/мм;
– значение времени в призме, мкс.
Примечания:
1  До настройки на условную чувствительность на экранной кнопке ″Ку″ указывается неправильное значение текущей условной чувствительности.
2  Заблокированные параметры выделены темным фоном.

Режим ″Поиск-М″
Режим ″Поиск-М″ служит для проведения сплошного контроля рельсов (вид в соответствии с рисунком). При этом на экране отображается мнемоническая схема прозвучивания, на которой, при наличии признака дефекта, выделяются сегменты отдельно по каждому каналу, указывающие ориентировочное место расположения дефекта по высоте рельса.
В данном режиме:
– отображается текущая путейская координата и возможен переход в режимы ″Отметка путейской координаты″, ″Отметка″
– возможна настройка на тип рельса
– включение/выключение режима Болтовой стык

С помощью экранных кнопок возможен переход в режимы работы ″Оценка″, ″Поиск-В″ и ″Главное меню″ (нажатием экранной кнопки ″Назад″).

Режим ″Поиск-В″ 
Режим ″Поиск-В″ (вид в соответствии с рисунком) служит для проведения сплошного контроля рельсов, при этом на экране сигналы в каналах дефектоскопа отображаются в виде развертки типа ″В″ в реальном времени, т.е. сигналы располагаются в координатной плоскости ″Перемещение ПЭП (мм) – Время / глубина распространения ультразвуковых колебаний в рельсе (мкс / мм)″.

В данном режиме:
– на дорожках индицируются длительность строба и значение условной чувствительности по каждому каналу контроля;
– отображается текущая путейская координата и возможен переход в режимы ″Отметка путейской координаты″, ″Отметка″
– возможна настройка на тип рельса
– включение/выключение режима Болтовой стык

Справа на экране располагаются экранные кнопки (пункты меню), позволяющие:
– перейти в режим ″Оценка″ требуемого канала сплошного или ручного контроля;
– изменить порог отображения сигналов;
– изменить масштаб отображения сигналов;
– вернуться в режим ″Поиск-М″. Примечания:
1  Порог отображения сигналов (относительно порога срабатывания звуковой индикации) осуществляется в пределах от минус 6 до плюс 12 дБ через 2 дБ последовательным нажатием экранной кнопки Порог.
2  Масштаб отображения сигналов изменяется последовательно от 0,2 до 3,7 м на экране последовательным нажатием экранной кнопки Масштаб.

Режим ″Оценка″ 
Режим ″Оценка″ (вид в соответствии с рисунком) служит для наблюдения отраженных сигналов на А-развертке для выбранного канала, определения точных значений координат отражателей (дефектов) и корректировки параметров контроля.
Переход в режим осуществляется нажатием экранной кнопки ″Оценка″ в режимах ″Поиск‑М″ или ″Поиск-В″, далее в окне ″Каналы″ нажать соответствующую экранную кнопку требуемого канала сплошного контроля.

Примечание – В окне ″Каналы″ красным цветом обозначены каналы, по которым имеется признак дефекта (срабатывание АСД).

На экране в средней части отображается:
– развертка типа ″А+В″ выбранного канала сплошного контроля;
– кривая ВРЧ;
– зона ВС.

Примечание – В пределах зоны ВС находится автоматическая измерительная метка, которая при необходимости может быть перемещена оператором в любое место развертки типа ″А″.

Вверху экрана указаны значения:
– угла ввода (град.);
– типа и метода контроля, глубины залегания отражателя (H, мм);
– расстояния до отражателя (L, мм);
– превышения отраженным сигналом порога (N, дБ);
– коэффициента выявляемости (Кд, дБ).

Справа на экране располагается вертикальный блок экранных кнопок (пунктов меню), позволяющих по нажатию выполнять следующие действия:
– сменить канал контроля (Канал);
– выбрать параметр контроля из списка (Парам.);
– изменить текущее значение выбранного параметра контроля
– вернуться в окно ″Каналы″

Режим ″Ручной″ 
Режим ″Ручной″ (вид в соответствии с рисунком) служит для проведения контроля с помощью ручных ПЭП.
Переход в режим осуществляется нажатием экранной кнопки ″Оценка″ в режимах ″Поиск‑М″ или ″Поиск-В″, далее в окне ″Выбор каналов″ нажатием соответствующей экранной кнопки требуемого канала ручного контроля.
Режим ″Ручной″ аналогичен режиму ″Оценка″ для сплошного контроля и позволяет наблюдать отраженные сигналы на развертках типа ″А″ и ″В″. Дополнительно, в режиме ″Ручной″ имеется возможность записи В-развертки для выбранного канала.

Режим ″Регистрация″ 
Режим ″Регистрация″ служит для включения и выключения регистрации сигналов, а также внесения начальных данных контроля.
Переход в режим осуществляется нажатием экранной кнопки ″Регистрация″ в режиме ″Главное меню″

Параметры, устанавливаемые при регистрации:
– дата (день, месяц, год);
– время (часы, минуты);
– фамилия оператора, производящего контроль (из списка);
– название перегона (из списка);
– начальная координата (километр, пикет, метр);
– номер пути;
– рельсовая нить (правая/левая);
– направление движения (в сторону уменьшения/увеличения путейской координаты).

БУИ является микропроцессорной системой, обеспечивающей работу дефектоскопа во всех режимах. Совместно с программным обеспечением (ПО) он осуществляет:
– прием и преобразование цифровой информации о состоянии исследуемого объекта, подготовленной БУМ;
– накопление и систематизацию данных по специальным алгоритмам;
– выдачу графической и текстовой информации в ЖКД в соответствии с режимом работы дефектоскопа;
– копирование файлов с помощью USB интерфейса;
– выдачу звуковых сигналов на встроенный динамик при обнаружении дефектов;
– отключение и включение БУМ.
Управление режимами работы дефектоскопа производят через нажатие на соответствующую область сенсорного экрана или кнопочную панель БУИ.

БУМ под управлением БУИ реализует:
– прием и обработку команд от БУИ;
– запуск генераторов зондирующих импульсов модуля приемо-передатчика;
– прием и преобразование в цифровую форму входных сигналов от двух приемных трактов модуля приемо-передатчика;
– амплитудную и временную селекцию;
– выделение эхо-сигналов, их измерение и формирование развертки типа ″В″;
– функции работы ультразвуковых каналов согласно выбранной схеме прозвучивания; при этом каналы дефектоскопа работают (излучают и принимают УЗК) последовательно;
– предварительную обработку принятых сигналов по специальным алгоритмам;
– формирование и передачу к БУИ пакетов данных с развертками типа ″А″ или типа ″В″;
– формирование развертки типа ″А″ одного из каналов;
– обработку сигналов от датчика пути;
– передачу сформированных данных к БУИ.

Общий вид дефектоскопа
Несущим узлом дефектоскопа является дефектоскопная рама – механизм измерительный
(поз.1), который обеспечивает перемещение по рельсу и центровку искательной системы дефектоскопа.
На механизме размещены:
– ручка направляющая (поз.2); – фиксатор для крепления БУИ (поз.3); – ножки складные (поз.5);
– подставка (поз.8);

Общий вид дефектоскопа
– крючок (поз.9);
– датчик пути (поз.10);
– рамка прижимная (поз.12).
Регулировка расхода контактирующей жидкости осуществляется кранами, установленными на самой емкости для контактирующей жидкости (бачке).
Аккумуляторные батареи установлены в корпусах БУИ (съемная) и БУМ (несъемная).

1 – корпус; 2 – панель; 3, 5 – разъемы для подключения ручных ПЭП;
4 – разъем для подключения блоков резонаторов;
6 – разъем для подключения БУИ (MiniUSB 1.1); 7 – индикатор электропитания БУМ;
8 – разъем для подключения зарядного устройства (ЗУ);
9 – разъем для подключения датчика пути (ДП) 

Органы управления БУИ 
Органами управления БУИ являются:
– сенсорный экран, реагирующий на прикосновение;
– 22-кнопочная клавиатура, расположенная на передней панели.
Примечания:
1  Эксплуатационным (рабочим) положением БУИ является горизонтальное (вид в соответствии с рисунком 8.1), при этом клавиатура располагается справа от дисплея.
2  Ряд органов управления и индикации БУИ не используется.

Настройка дефектоскопа и проверка параметров,
определяющих достоверность контроля
Для настройки условной чувствительности каналов, работающих по эхо и зеркальному методам, используется образец СО-3Р.
Настройка каналов ″Эхо 0″, ″Эхо Н. 58″, ″Эхо О. 58″, ″Зерк О. 58″, ″Эхо Н. 42 шейка″, ″Эхо О. 42 шейка″, ″Эхо Н. 42 подошва″, ″Эхо О. 42 подошва″ сплошного контроля и ″Эхо 0″, ″Эхо 45″, ″Эхо 50″, ″Эхо 58″ ручного контроля производится по отверстию диаметром 6 мм на глубине 44 мм.
Настройка каналов ″Эхо Н. 70″, ″Эхо О. 70″ сплошного контроля, ″Эхо 65″ и ″Эхо 70″ ручного контроля, производится по отверстию диаметром 6 мм с глубины 15 мм.
 Настройка условной чувствительности канала ″0″ производится относительно первого донного сигнала на заведомо бездефектном участке рельса.
Корректировка двойного времени пробега УЗК в призме наклонных резонаторов производиться с использованием вогнутой поверхности радиусом 59 мм образца СО-3Р.
Корректировка двойного времени пробега УЗК в протекторе прямых резонаторов производиться с использованием поверхности на глубине 59 мм образца СО-3Р. Корректировка также может быть выполнена с использованием донной поверхности рельса известной высоты.
 Образец СО-3Р так же используется:
– для оценки угла ввода резонаторов сплошного контроля и проверки угла ввода ручных наклонных ПЭП;
– для проверки ″мертвой″ зоны и точки выхода луча ручных наклонных ПЭП.
Комплексная проверка работоспособности дефектоскопа, резонаторов для сплошного контроля и подходящих к ним кабелей осуществляется в режиме работы дефектоскопа ″Поиск″ на контрольном тупике и в зоне болтового стыка рельсового пути.