Towards an Universal Method for Predicting Eddy-Current Sensor Characteristics in the Railway Industry

Augustyniak Marek; Borzyszkowski Piotr; Bulawa Mariusz

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Towards an Universal Method for Predicting Eddy-Current Sensor Characteristics in the Railway Industry

机译：朝向预测铁路行业涡流传感器特性的通用方法

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Eddy current (EC) sensors placed in the vicinity of a rail track and sensitive to passing train components are safety-critical components commonly used in the railway sector. From the engineering point of view they form a system with numerous variables including their geometry, the lift-off, magnetic properties of the applied materials, the operating frequency and electrical characteristics of the built-in circuits. Although some simple configurations of the EC devices have been studied experimentally, numerically and analytically, there have so far been no universal algorithm allowing for predicting, understanding and optimizing output signals for arbitrarily device/track/wheel characteristics. A significant step towards such an universal algorithm is presented in this work, combining a linear 3D finite element modelling and a set of analytical formulas derived directly from the constants of the resonance circuit. Functions correlating the magnetic induction space/time characteristics with the circuit outputs are proposed and validated against experiment in three stages: (a) by determination of the signal from a flat thin FeSi plate (i.e. in fully controlled laboratory conditions), (b) by laboratory measurements of a highly degraded rail with uncertain material properties, (c) by tests of a commercial EC wheel detector, with reference to averaged service data. The proposed methodology can be extended to any NDT field where EC devices are applied.

机译：涡流（EC）传感器放置在轨道轨道附近，对通过列车部件敏感的是铁路部门常用的安全关键部件。从工程的角度来看，它们形成了一种具有许多变量的系统，包括它们的几何形状，剥离偏移，施加材料的磁性，内置电路的工作频率和电特性。尽管EC器件的一些简单配置已经在实验，数字和分析上进行了研究，但到目前为止没有通用算法，允许预测，理解和优化任意设备/轨道/滚轮特性的输出信号。在这项工作中介绍了朝向这种通用算法的重要步骤，结合了线性3D有限元建模和直接从谐振电路的常数导出的分析公式。提出了与电路输出的磁感应空间/时间特性相关的功能，并验证了三个阶段的实验：（a）通过确定来自扁平薄fesi板（即在完全控制的实验室条件），（b）的信号具有不确定材料特性的高度降解导轨的实验室测量，（c）通过商用EC轮检测器的测试，参考平均服务数据。所提出的方法可以扩展到应用EC设备的任何NDT字段。

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来源
《Journal of Nondestructive Evaluation》 |2019年第1期|共10页
作者
Augustyniak Marek; Borzyszkowski Piotr; Bulawa Mariusz;
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作者单位

Gdansk Univ Technol Dept Appl Phys Gdansk Poland;

DES ART Ltd Gdynia Poland;

VOESTALPINE Signalling Sopot Poland;

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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类组织检查法、非破坏性试验法;一般工业技术;
关键词
Eddy-current testing; Electromagnetic axle counters; Finite element modelling; Resonant circuits;

机译：涡流测试;电磁轴计数器;有限元建模;谐振电路;

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