JELLEGZETES ÜZEMFENNTARTÁSI OBJEKTUMOK ÉS SZAKTERÜLETEK 3.10 5.21
Lézeres–ultrahangos eljárások vasúti sínek és járműtengelyek roncsolásmentes vizsgálatára Tárgyszavak: lézeres mérés; vasúti sín; ultrahangos mérés; roncsolásmentes anyagvizsgálat; repedés.
Az ultrahangos vizsgálat menete A lézeres gerjesztésű, ultrahangos anyagvizsgálati eljárás előnye, hogy a lézer akár több méter távolságban lehet a vizsgált szerkezettől, és a kapacitív érzékelő elemek is akár több centiméter távolságban helyezkedhetnek el. Így ez az eljárás vasúti sínek, kerekek, keréktengelyek roncsolásmentes vizsgálatára alkalmazható. Egy kísérleti rendszerben 4–7 ns időtartamú, 800 mJ impulzusenergiájú, infravörös Nd:YAG lézert használtak a sínekben az ultrahangok gerjesztésére. A nyalábot az észlelni kívánt anyaghibának megfelelő alakra fókuszálva a vizsgálandó anyagra vezették. A megvilágítás hatására anyagleválasztás következett be, azonban fázisátalakulást, ridegedést, metallurgiai változásokat nem észleltek. Sínfej repedései Az anyagban terjedő és abból kilépő ultrahangokat 50 kHz és 2,25 MHz közötti érzékenységi tartományú, egy- vagy többelemes kapacitív detektorokkal érzékelték, a detektorok 50 mm távolságban voltak a sín futófelületétől. A kisfrekvenciás összetevők és a mechanikai eredetű zaj eltávolítására sokcsatornás, 250 kHz-es felüláteresztő szűrőt alkalmaztak. A sínek méréseihez a teljes mérőrendszert vasúti pályakocsira szerelték, és azt a dinamikus mérésekhez gyaloglási sebességgel tolták. A sínfejben levő, függőleges helyzetű repedések észleléséhez a lézer impulzusait a sínfej oldalára irányították, a detektor a sínfej felső részén, az ellenkező oldalon volt (1. ábra). Ha a sínben nincs repedés, akkor a tér-
fogati, L jelű longitudinális és az S jelű nyíróhullámok a sínfejen keresztül terjednek, és előbb érkeznek a detektorhoz, mint a felület mentén terjedő, R jelű Rayleigh-hullámok. A sínfejben lévő repedés hatására a felületi hullám nem vagy csak kismértékben változik, míg a térfogati hullámok nagyobb mértékben csillapodnak. A lézer által keltett, pontforrásból kiinduló térfogati hullám gömb alakú hullámfrontja a repedés szabálytalan felületével való kölcsönhatás során széles szögtartományban szóródik. A repedés csúcsa körül a rezonáns hullámok mellett diffraktált akusztikus hullámok és átalakult módusú hullámok is detektálhatók. A detektor a felületi hullám után beérkező, jelentős intenzitású, késleltetett (D) jelet érzékeli, és ez jelzi a sínfej belső, függőleges repedésének jelenlétét. A repedés nélküli sínfejnél a térfogati hullámmódusok a Rayleigh-hullám előtt, repedést tartalmazó sínfejnél a térfogati módusok késleltetve, a Rayleigh-hullám után észlelhetők. 89 mérést végezve 100% eredményességgel mutatták ki a sínfej függőleges repedéseit.
lézerimpulzus
jelamplitúdó, mV
levegőcsatolású detektor 40
0
függőleges repedés a sínfejben –40
függőleges repedés a sínfejben
nincs repedés 160
180
200
220
idő, µs
240
160
180
200
220
240
idő, µs
1. ábra Kísérleti mérőrendszer vázlata a sínfejben terjedő longitudinális (L), nyírási (S), késleltetett (D) és Rayleigh- (R) hullámokkal Síntalp repedései A síntalp repedései a talp külső szélétől, általában ütésnyomból vagy horpadásból indulnak ki, kezdetben lassan nőnek, majd a sínben kb. 12 mm mélységet elérve hirtelen eltörik a sín. A síntalp repedéseit a talp teljes vastagságáig terjedő, valamint alulról vagy felülről kialakított, befűrészelt hornyokkal modellezték. A lézer talpvastagságra fókuszált nyalábját a síntalp külső szélére irányították, a két (TX1 és TX2 jelű) detektort a síntalp lézerrel megvilágított részének ellentétes oldalain, azonos távolságokban helyezték el. Repedés nélküli síntalpon a két detektor
jelamplitúdó, mV
közel azonos erősségű akusztikus felületi hullámot érzékel, míg repedés esetén az egyik detektor csillapított jelet, a másik erős közvetlen hullámot és a repedésről visszavert hullámot érzékel. A befűrészeléssel modellezett repedés vizsgálati eredményeit szemlélteti a 2. ábra. A sínfejet figyelő detektorok és a síntalp között 200 mm légrés volt, a befűrészelt horony a lézerrel megvilágított terület és a TX1 detektor között volt. A TX1 detektor csillapított (T) jelet, a TX2 detektor közvetlen (D) és reflektált jelet érzékelt. Hasonló vizsgálat alkalmas átmenő repedések és a sínfej felületi repedéseinek észlelésére, ezek általában könnyebben érzékelhetők. Az akusztikus jelek a síntalp mentén terjednek, az általában használatos sínhevederek, rögzítőcsavarok és egyéb szokásos, periodikusan elhelyezett rögzítőelemek a terjedést nem befolyásolják. Összesen 100 mérést végeztek, 90%-os kimutatási eredményességet értek el, azonban ezzel az eljárással az átmenő, a felső és az alsó repedéseket nem lehet megkülönböztetni. D
3
R T
0 –3
TX2 550
600
650 idő, µs
700
TX1 750
550
600
650 700 idő, µs
750
2. ábra A közvetlen (D), a visszavert (R) és az áteresztett (T) hullámú akusztikus jelek hullámalakjai Kerékkoszorú belső repedései Vasúti járművek kerékkoszorúi belső repedéseinek felismerésére a 3. ábrán látható elrendezést használták. A detektor és a kerékkoszorú felszíne közötti távolság 25 mm, a detektor dőlésszögét a Snell-törvény alapján határozzák meg. A kerékkoszorú felülete alatti repedés a térfogati hullámokkal, és a mélységétől függően a felületi hullámokkal bekövetkező kölcsönhatás alapján észlelhető. Ilyenformán az L hullámok csillapodása sokkal jelentősebb az R hullámnál, az értékek a 3. ábrán 12 dB és 3 dB. A lézerrel keltett longitudinális hullám gömb alakú hullámfrontja és a felület alatti repedés között olyan kölcsönhatás alakul ki, hogy a repedés még az
előtt észlelhető, hogy az közvetlenül az érzékelő elem alá kerül. A 37 elvégzett mérés 92%-ban eredményes volt. A 8% eltérés oka a kézben tartott repedésdetektorral magyarázható, mivel ferde helyzetű vagy torz felületről a detektor nem kaphat a gyakorlatban értékelhető jelet.
detektor felületi hullám
térfogati hullámok
lencse
beeső lézernyaláb
a kerék keresztmetszete
jelamplitúdó, mV
kerékkoszorú belső repedése
L = longitudinális hullámkomponens R = Rayleigh-hullámkomponens 60
L R
L
0
–60
nincs belső repedés
R
kerékkoszorú belső repedéssel
270 280 290 300 310
260 270 280 290 300 310
idő, µs
idő, µs
3. ábra A mérőrendszer vázlatos elrendezése kerékkoszorúhoz Keréktalp repedései A 4. ábrán vasúti kerekek keréktalpának a sínnel érintkező részében, valamint nyomkarimájában bekövetkező kifáradásos repedések felületi vezetett hullámokkal való észlelési elrendezése látható. A kerék két, egymástól félfordulatnyi távolságban levő detektáló szerelvény előtt halad el, így az a ritkán előforduló állapot elkerülhető, hogy a repedés a lézerrel megvilágított tartományon belülre vagy közvetlenül a detektor alá kerül, és ekkor a vett akusztikus jelet bizonytalan hatások torzítanák. Mindegyik detektáló szerelvény két kapacitív, levegőcsatolású érzékelőt tartalmaz. A két érzékelő a vezetett felületi hullámok detektálására a görbült felület normálisától az érintő irányában 6,5° dőlésszögben, a kerület mentén a lézerrel megvilágított tartománytól 90°-ra helyezkedik el. A lézernyalábot vonal alakúra fókuszálva a két felületi hullám a megvilágított tartománytól kiindulva a vonalra merőleges irányban terjed. A D1 és a D2 detektor a 4. ábrán látható módon, az óramutató járásával ellentétes (CCW), illetve azzal megegyező (CW) értelemben terjedő felületi hullámok vételének megfelelő szögben helyezkednek el. A hullámalakok 1000 µs-os időablaka nagyjából annak az időnek felel meg, amely alatt az akusztikus hullám egy teljes fordulatot megtesz a kerék futófelületén. A lézerrel megvilágított területtől az óramutató járásával megegyező irányban a kerület első negyedében egy kifáradásos
repedés van. Ennek következtében a D1 detektor a 4. ábrán látható módon egy közvetlen és egy visszavert felületi akusztikus hullámot, míg a D2 detektor egy nagymértékben csillapított jelet érzékel. Ha a kerékben nincs repedés, akkor a D1 és a D2 egyaránt a terjedési szakaszaikkal arányos haladási idejű, erős, közvetlen jelet érzékel. Az összesen elvégzett 116 mérés 100%-os eredményességgel zárult.
D2
az óramutató járásával ellentétes irányú lézerfény repedés
az óramutató járásával vasúti kerék megegyező irányú
jelamplitúdó, mV
D1
200
közvetlen
0 –200 200
áteresztett
visszavert 400
600
800 1000 1200 200
idő, µs
400
600
800 1000 1200
idő, µs
4. ábra A mérőrendszer vázlatos elrendezése vasúti kerékhez Nyomkarima repedései Hasonló elrendezést és vizsgálati módszert használtak vasúti kerék nyomkarimájának ellenőrzésére. A nyomkarimára merőleges sík mentén, befűrészeléssel három rést alakítottak ki a nyomkarima felső részén, a nyomkarima belső sugarán és a nyomkarima külső sugarán. A lézer nyalábját a nyomkarima közepén levő pontra fókuszálták. A keltett akusztikus hullám a megvilágított tartománytól kiindulva halad a nyomkarima mentén. A nyomkarima hullámvezetőként működik, és hullámalakjain végig erős jelet továbbít. A hullámalaknak megfelelően választott, 1000 µs-os időablak nagyjából megfelel annak az időnek, amely alatt az akusztikus hullám teljesen körbefut a nyomkarima kerületén. A D1 és a D2 detektorok a 4. ábrával kapcsolatban leírt módon, az óramutató járásával ellentétes, illetve azzal megegyező irányban haladó akusztikus hullámok érzékelésére alkalmas helyzetben vannak. A kerekek nyomkarimájának vizsgálatához a lézer nyalábját úgy kellene kialakítani, hogy a vonalszerű fénynyaláb a nyomkarima belső sugarától a külső sugaráig terjedjen; ezt a meglevő kísérleti berendezéssel nem sikerült megvalósítani. A nyomkarima felső részén befűrészelt hornyok észlelési eredményessége 100%, a belső sugarán befűrészelté 77%, a külső sugarán 30%, összefoglalva a 222 elvégzett mérés átlagos eredményessége 84% volt.
Hibafelismerő rendszerek érzékenysége A mérőberendezés megfelelő kialakításával a vasúti járművek kerekeinek hibái és a vágányok baleseteket okozó, leggyakoribb hibái üzemszerűen, biztonságosan felderíthetők. Az elemzések szerint a vonatok kisiklásának hozzávetőleg 20%-át a vágányok „keresztirányú hibája”, a vágány hosszára merőleges repedése, felhasadása, rétegek leválása és törése okozza. A jelenleg üzemszerűen alkalmazott, mágneses, valamint a sínhez vízréteggel csatolt, ultrahangos vizsgálórendszerek meglehetősen bonyolultak, viszonylag lassúak, a gyakorlatban nem mindenben váltak be. A vizsgált sínnel nem érintkező vizsgálóberendezések, a sín mentén terjedő, vezetett hullámokat impulzusüzemű lézerrel gerjesztő és a sín felett elhelyezett érzékelős rendszerek hátránya a hibahelyről kapott jel kis jel/zaj aránya. Ez a hátrány a legújabb vizsgálatok szerint az érzékelt jelek diszkrét hullámtranszformációs feldolgozásával kiküszöbölhető. A hatékony hibafelismerő rendszer végső eleme a hibákat automatikusan osztályozó egység, amely eredményes kísérletek szerint vektorfeldolgozó számítógépekkel látszik megvalósíthatónak. A lehetőségek gyakorlati alkalmazásához a sínfej 20%-ánál kisebb anyaghibák kimutatására alkalmas, 100 kHz és 900 kHz frekvenciájú jelekkel működő rendszer kifejlesztésével finomították a korábbi berendezéseket. A hullámokat 1064 nm hullámhosszúságú, ~8 ns időtartamú impulzusokat szolgáltató lézerrel keltik, és a nyalábot a sínfejen 20 mm hosszú vonallá fókuszálják. A sín mentén terjedő hullámokat a sínfej felső síkjától 76,2 mm távol levő, kapacitív detektorokkal érzékelik. A sínek repedéseit a visszavert és az átmenő hullámok együttes érzékelésével detektálják; így határozott és redundáns vizsgálati eredményeket kapnak. Az érzékelt ultrahangjeleket diszkrét hullámtranszformációs eljárással dolgozzák fel, amely a hibák nagyobb megbízhatóságú észlelését, az ellenőrzés tartományának és sebességének növelését teszi lehetővé. A vezetett hullámok maximális érzékenységű detektálása érdekében mikromegmunkálással készített detektorok dőlésszögét a refrakció Snelltörvénye alapján határozták meg:
⎛c ⎞ Θ = arcsin ⎜⎜ levegő sin Θ p ⎟⎟ ⎝ cp ⎠ ahol cp – a vezetett hullám fázissebessége a sínben, clevegő = 330 m/s– a hullám fázissebessége a levegőben, Θp = 90° – a sín felületével párhuzamosan terjedő, vezetett hullámra
Mivel a nagyfrekvenciás, nem diszperzív, felületi hullámok terjedési sebessége cp = 3000 m/s, az egyenletből Θ = 6,3° adódik. A dőlésszög előjele a lézer és a repedés helyzetétől, a „reflexiós”, illetve a „transzmissziós” mérési elrendezéstől függ (5. ábra). (a)
#2 jelű, levegőcsatolású érzékelő
erősítő
#1 jelű, levegőcsatolású érzékelő
(b)
lézerimpulzus
felüláteresztő szűrő (50 kHz)
hiba repedés középen
repedés a sínfej sarkán
(c) hiba lézerimpulzus
repedés középen
5. ábra Lézeres jelforrásos, levegőcsatolású érzékelős rendszer a (a) sínfejben levő, a felületig érő, haránt irányú repedések érzékelésére; (b) az érzékelő elhelyezése „reflexiós” üzemmódban; (c) az érzékelők elhelyezése „transzmissziós” üzemmódban A laboratóriumi méréseket két, 2100 mm hosszú síndarabon végezték. A repedéseket a síndarabokon kialakított, 0,5 mm és 10 mm közötti
(az 5. ábrán s betűvel jelölt) mélységű hornyokkal modellezték. A hornyok s mélysége és a sínfej keresztmetszeti területének megfelelő csökkenése közötti összefüggést a 6. ábra szemlélteti. A központos repedést modellező, 9 mm mély horony a sínfej keresztmetszeti területe 20%-os csökkenésének felelt meg.
a keresztmetszeti terület csökkenése, %
25 a sínfej közepén levő repedés a sínfej sarkán levő repedés
20 15 10 5 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
a repedés mélysége, mm
6. ábra A sínfej keresztmetszeti területének csökkenése a sínfej közepén és sarkán levő repedés hibamélységének függvényében Az egyes mérések során tíz lézerimpulzussal keltett ultrahangjelek feldolgozására 5 MHz mintavételi frekvenciájú, LabVIEW típusú rendszert használtak. A jelek feldolgozásának lépései az alábbiak. Az első lépés a diszkrét hullámtranszformáció, amellyel az eredetileg időtartománybeli jelek rövid időtartamú, időben és frekvenciában flexibilis, anyahullám elnevezésű hullámcsomaggal fennálló korrelációját számítják. A diszkrét hullámtranszformáció tulajdonképpen függvény különböző felbontású, hierarchikus szinteket követő dekompozíciója. Első lépésként a függvényt hullámegyütthatókra bontják; a függvény kisfrekvenciás (aluláteresztő szűrés) és nagyfrekvenciás (felüláteresztő szűrés) komponenseit megtartják. Ezután a jelet különálló frekvenciasávokra bontják, majd ezekből mintákat vesznek. Az eredeti jelet torzító zaj eltávolítása és a jel komprimálása a jel néhány jellemző hullámegyütthatójának megtartásával megvalósítható. A jel helyreállítása ismételt mintavételezéssel, rekonstrukciós szűrőkön történő átvezetéssel végezhető el. A diszkrét hullámtranszformációs algoritmus eredményességének alapja a feldolgozandó jel alakjához a legjobban illeszkedő, megfelelő anyahullám kiválasztása.
Károsodási index A vizsgálatok során a zajra érzéketlen, az anyaghibák érzékelésére, méretük meghatározására alkalmas DI károsodási index vektor számítására a reflexiós méréseknél az Freflexiós visszavert jel és az Fdirekt közvetlen jel bizonyos jellegzetességeinek hányadosát használják. A transzmissziós méréseknél a távolabbi F2.detektor és a közelebbi F1.detektor által érzékelt jelek bizonyos jellegzetességeinek hányadosa adja a DI károsodási indexet. DI=
Freflexiós ; Fdirekt
DI=
F2. det ektor F1. det ektor
A reflexiós és a transzmissziós, többdimenziós károsodási index vektor szerkesztéséhez a jelek egy sor jellegzetességét használják. Először a hibahelyek jeleinek zajcsökkentéséhez kell megfelelő diszkrét hullámtranszformációs küszöbszinteket választani. Ezután a küszöbértékeknek megfelelő hullámegyüttható vektorok szórásnégyzetének, négyzetes középértékének, eloszlásgörbéje meredekségének, csúcsamplitúdójának és csúcstól csúcsig amplitúdójának jellegzetességeit kell számítani. Ezután a megfelelő hullámegyüttható vektorokból a közvetlen és a visszavert jeleket kell helyreállítani, majd a maximális és a csúcstól csúcsig amplitúdókat számítani. Mindkét helyreállított jelet gyors Fouriertranszformációval és Hilbert-transzformációval dolgozzák fel. Végül a gyors Fourier-transzformációs frekvenciaspektrum alatti, a 100 kHz–900 kHz tartományba eső területet és a csúcsamplitúdót, a Hilbert-transzformált alatti területet, a maximális amplitúdót és az ennek megfelelő beérkezési időt határozzák meg. A repedés mérete valamelyik jellemzőből, a repedés érzékelőrendszertől mért távolsága a Hilbert-transzformált maximális amplitúdójából számított beérkezési idő alapján határozható meg. Az első kísérletsorozatban tizenegy különböző, 0 és 9 mm közötti mélységű hibáról visszaverődött jelet érzékeltek egyetlen, optimálisan beállított detektorral. A kísérleti rendszerrel a sínek felületéig érő, min. 1 mm mély, a detektortól 500 mm távolságban levő repedések érzékelhetők. A vizsgálatok alapján kiszámították a DI károsodási indexet. A DI értékek a repedés mélységével arányosan monoton nőttek s = 4 mm repedésmélységig, majd csökkentek, és s = 8 mm mélységnél érték el legnagyobb értéküket. Az 1 mm-nél nagyobb repedésekre számított károsodási indexek egyértelműen nagyobbak az alapszerkezet jel-
lemző értékénél, és az s = 0,5 mm-hez tartozó értéknél, amely a sínfejterület 0,8%-nál kisebb csökkenésének felel meg. Hasonló módon jártak el a sínfej lekerekített sarkán, ferde helyzetű repedést tartalmazó sínekkel végzett mérések során is. A hét darab, 0 és 10 mm közötti repedés alapján számították ki DI értékeit. A károsodási indexek hasonlítanak a sínfej közepén levő repedéssel kapott értékekhez, a DI érték a hibátlan állapottól kiindulva nő, majd s = 6 mm-nél nagyobb repedésmélységeknél csökken. A sínfej lekerekített sarkán levő repedések károsodási indexe általában kisebb a sínfej közepén levő repedésekre jellemző értéknél, amit az indokol, hogy a lekerekített sarkon levő repedés a sínfej-területet kevésbé csökkenti a sínfej közepén levő, ugyanolyan mélységű repedésnél. A repedés nélküli síndarabok károsodási indexe természetesen nulla. A gyakorlatban az s = 0 mm repedésmélységhez tartozó DI értékek kiindulási alapértéknek tekinthetők. A tapasztalatok szerint a két érzékelővel, transzmissziós üzemmódban működő mérőrendszer a leginkább alkalmas a károsodás súlyosságának meghatározására. A sín vizsgálható szakasza a két érzékelő közötti távolsággal arányos, bár ezzel az elrendezéssel meghatározható ugyan, hogy a repedés a két érzékelő között van, a pontos helyzet azonban nem. A reflexiós mérési mód előnye az, hogy közvetlenül tájékoztat az érzékelőrendszer előtti repedés helyéről. A repedések méret szerinti, automatikus osztályozása a többdimenziós károsodási index vektorok által tartalmazott jellegzetességek alapján végezhető el. A repedések méretét a sínfej keresztmetszeti területének (százalékos sínfejterület) csökkenése szerint három csoportba sorolták. Az osztályozáshoz háromrétegű, pozitív visszacsatolású, mesterséges neuronhálózatot használtak. A bemeneti rétegbe táplálták a többdimenziós károsodási index vektorokat a megfelelő osztályozási kódolásokkal. A rejtett réteg a bemeneti vektorokat súlyozásaikkal szorozva és alapértékeiket eltolva dolgozza fel az adatokat. Az eredmények a kimeneti értékeket megfelelő tartományba továbbító átviteli függvény független változói. Különböző automatikus osztályozó rendszereket alkalmaztak a transzmissziós és a reflexiós üzemmódú mérésekhez. A hálózat jellemzőinek optimálásához, vagyis a kísérleti adatok legnagyobb százalékban történő helyes osztályozásához parametrikus analízist végeztek. Az optimált hálózat jellemzőit szemléltetik a 7. ábra diagramjai¸ amelyek a helyes minősítés százalékát ábrázolják a hibaméretosztályok függvényében.
transzmissziós üzemmód
reflexiós üzemmód 96
100 75
80
66,6
60 40
29 20
20
0 4,4
4
0
ellenőrzött, helyesen osztályozott adatok, %
ellenőrzött, helyesen osztályozott adatok, %
100
100
95
90
80 60 40 20
5
10 0
0
0 0
0
0 1.
2.
3.
1.
2. osztály
3.
osztály
osztály 1. osztály
2.
3. osztály
1. osztály
2. osztály
3. osztály
7. ábra Az optimált hálózat hibaosztályozási jellemzői a hibaméretosztályok függvényében; (a) osztályozás reflexiós üzemmódban; (b) osztályozás transzmissziós üzemmódban A vizsgálati módszer gyakorlati alkalmazhatóságát igazoló eredmények alapján kísérleti mérőkocsit készítettek. A lézeres fényforrás felé mutató érzékelő a transzmissziós módusú hullámot, a fényforrástól elforduló érzékelő a hibahelyről visszavert hullámot érzékeli; azonban a reflexiós üzemmódban a károsodási index számításához az egyik transzmissziós érzékelő jelét is használják. A jelek diszkrét wavelet-transzformációs feldolgozására, értékelésére, megjelenítésére két LabVIEW típusú készüléket alkalmaznak. A kísérleti rendszerben egyszerűsített, csak a szórásnégyzeten alapuló, egydimenziós károsodási indexet állítanak elő. A rendszer a károsodási index beállítható küszöbszintje alapján minősíti az észlelt hibákat, és a hibáknak az érzékelőkhöz viszonyított helyét is megadja. A kísérleti rendszer továbbfejlesztésére gyakorlati körülmények között végeznek kísérleti méréseket.
Keréktengelyek vizsgálata Vasúti járművek keréktengelyeinek vizsgálatára is alkalmaznak roncsolásmentes, ultrahangos eljárásokat. A gyakorlott személyzet által, kézi módszerrel végzett vizsgálatok hosszú időt vesznek igénybe, mivel a teljes vizsgált terület lefedéséhez több ultrahangnyalábot kell használ-
ni, ezért költségesek és az értékelés módja miatt szubjektívek. A vizsgálatok által okozott szűk keresztmetszet megszüntetésére automatizált berendezést fejlesztettek ki, amellyel a két kerékkel, két vagy három féktárcsával felszerelt tengelyt négy, egymástól függetlenül vezérelhető manipulátorra szerelt ultrahangegységgel lehet vizsgálni. A vizsgálatok célja elsősorban a tengelyben, a féktárcsák felfekvő felületein és az ezek átmeneti tartományaiban fellépő radiális repedések detektálása négy ultrahangsugárzó és -érzékelő fejjel, amelyek nyalábjai lefedik a tengely kritikus tartományait. A mérőberendezés 64-csatornás, COMPAS típusú adatgyűjtő és -feldolgozó rendszerből, a műveleteket irányító vezérlő számítógépből, valamint a tengely C-típusú pásztázással meghatározott, színkódolásos képét szemléltető megjelenítőből áll. A képernyőn az x-tengely az ultrahang pályáját, az y-tengely a keréktengely teljes kerületét szemlélteti. A mérések megkezdése előtt azokat a felületeket, amelyekre a mérőfejek felfekszenek, újszerű sörétszóró kezeléssel megtisztítják, majd a megfelelő csatolás érdekében vízzel nedvesítik. A 2,7 MHz frekvenciájú, fázisvezérelt ultrahangsugárzó egységek 14 elemből állnak, 20 mm × 22 mm méretűek, sugárzási szögük 25° és 75° között változtatható. Az Atípusú indikálással kapott adatokat és az ezekhez tartozó nyalábszögeket mágneslemezen rögzítik. A vizsgálat befejezése után a kezelő a tengely képernyőn megjelenő képét az adott típusú, hibátlan tengely képével összehasonlítva minősíti a vizsgált tengelyt, hiba észlelése esetén meghatározza a hiba helyét. A berendezést a műszak kezdetén és végén a tengely kritikus területein kialakított, 2 mm mély, harántirányú befűrészeléssel kialakított, mesterséges hibákkal kalibrálják. Összeállította: Pálinkás János Irodalom Kenderian, S.; Cerniglia, D. stb.: Laser-air hybrid ultrasonic technique for dynamic railroad inspection applications. = Insight, 47. k. 6. sz. 2005. p. 336–340. Scalea, F. L.; Rizzo, P. stb.: Non-contact ultrasonic inspection of rails and signal processing for automatic defect detection and classification. = Insight, 47. k. 6. sz. 2005. p. 346–353. Hansen, W.; Hintze, H.: Ultrasonic testing of railway axles with the phased array technique ― experience during operation. = Insight, 47. k. 6. sz. 2005. p. 358–360.
