前言
      隨著(zhù)電力機車(chē)在鐵路運輸中起著(zhù)越來(lái)越重要的作用，而車(chē)軸狀態(tài)的好壞則直接影響著(zhù)機車(chē)運行的安全，在長(cháng)期運行中，車(chē)軸輪箍不斷承受各種剪切、拉壓、彎曲、扭轉等復雜應力的作用，在輪座的內側，尤其是齒輪座壓裝部容易產(chǎn)生疲勞裂紋。因此，加強對機車(chē)輪對的超聲波探傷勢在必行。以往，鐵路各廠(chǎng)、段對車(chē)軸及輪箍的探傷，除了穿透探傷檢查重大疲勞裂紋較準確外，橫波探傷和縱波小角度探傷結果均與實(shí)際情況有較明顯的誤差，在這里除了探測條件的影響外，人為因素的影響也很大，因此，對輪對疲勞裂紋采用計算機控制，施行自動(dòng)化檢測，逐漸與國際鐵路超聲波檢測技術(shù)接軌，將使我國現有的探傷技術(shù)更加成熟。
2 數字超聲波探傷儀的結構、原理及特點(diǎn)
       目前，運用數字式數據處理比模擬電子技術(shù)顯示了極大的優(yōu)越性，隨著(zhù)探傷技術(shù)的發(fā)展，數字信號處理與分析已不再僅僅是輔助技術(shù)，而是一種基本技術(shù)。高性能的A/D轉換器和高效率的微處理器的問(wèn)世，將不斷地取代模擬電子的技術(shù)，尤其在高頻領(lǐng)域應用模擬電子技術(shù)明顯受到限制。數字化超聲波探傷使測試系統開(kāi)拓了新的檢測能力。
數字化超聲波探傷儀的整個(gè)系統由計算機（工控機IPC）作為主機（上位機），以單片機芯片為主構成的四塊專(zhuān)用板卡及系統構成及通用的開(kāi)關(guān)量I/O板卡組成下位機，統一控制管理超聲系統。

      系統程序流程：系統上電運行探傷操作程序→IPC機送下位機初始數據→中斷響應進(jìn)入缺陷判斷報警程序→IPC機讀取底波峰值電壓VB，缺陷波峰值電壓VF，底波距發(fā)射的時(shí)間TF信號及一組高速采樣數據→分析計算處理數據→符合缺陷判斷條件報警→顯示屏上畫(huà)出高速采樣波形→調整后的閘門(mén)和衰減量等參數存儲，待下一循環(huán)送出→返回探傷操作程序，并等待響應下一次中斷。
由此，可見(jiàn)計算機與傳統的超聲檢測系統相結合時(shí)，是超聲檢測技術(shù)向數字化、智能化方向發(fā)展的一個(gè)突破，因為它具有了以下的特點(diǎn)：
（1）、計算機控制的超聲檢測系統可自動(dòng)選擇檢測參數；
（2）、相互校正自動(dòng)選擇操作工藝；
（3）、自動(dòng)記錄數據；
（4）、進(jìn)行換能器的自動(dòng)補償和檢測結果的自動(dòng)判斷。
       從而實(shí)現自動(dòng)判傷，自動(dòng)讀出和顯示缺陷位置與當量值，并存儲和打印輸出探傷報告，大大地提高了探傷結果的可信度。
3 數字探傷儀在測量裂紋自身高度的應用
3.1 測量裂紋自身高度的數字處理方法
常規超聲波檢測對回波聲程的測量是通過(guò)熒光屏上所處位置的水平量值來(lái)?yè)Q算的，由于波型的跳動(dòng)，波形峰值的判斷誤差以及線(xiàn)性調節精度等原因，測定的聲程值誤差很大。數字處理端點(diǎn)回波聲程ω是通過(guò)計算機A/D轉換，將回波的模擬信號轉換為數字信號，根據聲速和樣點(diǎn)進(jìn)行精確計算。
現在研制了超聲信號分析儀和分析軟件，能將常規探傷儀的模擬信號轉換為數字信號，建立了計算不同狀態(tài)下裂紋自身高度的數學(xué)模型，實(shí)現了數字化處理，得到了裂紋自身高度的精確測量結果。
3.2 不同狀態(tài)裂紋自身高度的計算方法
3.2.1垂直于工件表面的開(kāi)口裂紋
對于垂直表面的開(kāi)口裂紋，其自身（垂直）高度為h，端點(diǎn)回波與根部回波聲程分別為ω1和ω2，探頭射角為β，工件厚度為T(mén)，如下圖： 

       則h=（ω2-ω1）cosβ=(ω2-ω1)T/ω2=（1-ω1/ω2）·T （1）
不用β值，而用式（1）計算表面開(kāi)口裂紋自身高度可得到較高的精度。
3.2.2 垂直于工件表面的內部裂紋。
對于垂直于表面的內部裂紋，如果上端點(diǎn)和下端點(diǎn)都是由一次波探測到（左圖），一次聲程分別為ω1和ω2，則其自身高度h為
h=（ω2-ω1）cosβ （2）

 
內部垂直裂紋自身高度測定示意圖

        如果上端點(diǎn)由一次波探測到，而下端點(diǎn)由二次波探測到（右圖），設一、二次波的總聲程為L(cháng)2。如果工件厚度為T(mén)，那么 L2中一次波聲程為T(mén)/cosβ；二次波聲程為（L2-T/cosβ），則
ω2 =L2-2×（L2-T/cosβ） （3）
3.2.3 傾斜的內部裂紋。
對于有傾角的裂紋，如下圖，若上端點(diǎn)和下端點(diǎn)由一次波探測到（左圖），一次波聲程分別為ω1和ω2，則其垂直高度h為
h=（ω2-ω1）cosβ （4）