1.一种高速铁路轨下结构缺陷快速无损检测装置,其特征在于,它包括轨道监测车(1)、信号发射单元(4)、信号接收单元(5)、超磁致换能器(2)、轮毂式振动传感器(3)、模数转换系统(6)和处理器(7),所述信号发射单元(4)、信号接收单元(5)、超磁致换能器(2)和轮毂式振动传感器(3)均设置在轨道监测车(1)上,所述超磁致换能器(2)用于垂直向下在被测无砟轨道板(10)上激发500HZ~10kHZ的高频弹性波信号;所述处理器(7)的振动控制信号输出端通过信号发射单元(4)连接超磁致换能器(2)的信号输入端,所述轮毂式振动传感器(3)的信号输出端连接信号接收单元(5)的信号输入端,信号接收单元(5)的信号输出端连接模数转换系统(6)的信号输入端,模数转换系统(6)的信号输出端连接处理器(7)的振动反射信号输入端,所述轮毂式振动传感器(3)在轨道监测车(1)对铁路轨道进行检测时在被测无砟轨道板(10)上滚动并检测高频弹性波信号的反射振动信号;所述轮毂式振动传感器(3)由四个振动传感器和中心轮组成,四个振动传感器沿周向按90度间隔均匀内嵌于中心轮的轮面上。
2.根据权利要求1所述的高速铁路轨下结构缺陷快速无损检测装置,其特征在于:所述超磁致换能器(2)的振动信号发射端与轮毂式振动传感器(3)位于同一条直线,所述轮毂式振动传感器(3)中的中心轮能在被测无砟轨道板(10)上沿铁路线路方向滚动。
3.根据权利要求1所述的高速铁路轨下结构缺陷快速无损检测装置,其特征在于:它还包括存储单元(8)和显示单元(9),所述处理器(7)的数据存储端连接存储单元(8)的数据存储端,所述处理器(7)的显示信号输出端连接显示单元(9)的信号输入端。
4.根据权利要求1所述的高速铁路轨下结构缺陷快速无损检测装置,其特征在于:所述超磁致换能器(2)的振动信号发射端与轮毂式振动传感器(3)之间的间距范围为0.05~0.2m。
5.一种利用权利要求1所述装置的高速铁路轨下结构缺陷快速无损检测方法,其特征在于,它包括如下步骤:步骤1:将所述轨道监测车(1)设置在被测无砟轨道板(10)上;步骤2:处理器(7)发出振动控制信号,振动控制信号通过信号发射单元(4)输送给超磁致换能器(2),超磁致换能器(2)根据接收的振动控制信号垂直向下在被测无砟轨道板(10)上激发500HZ~10kHZ的高频弹性波信号;步骤3:由超磁致换能器(2)激发的高频弹性波信号在遇到被测无砟轨道板(10)下方多层混凝土构件离缝、不密实缺陷以及CA砂浆层脱空面这些疏松介质时会产生向上的反射波,轮毂式振动传感器(3)采集反射波信号,并将采集到的反射波信号通过信号接收单元(5)输送给处理器(7);步骤4:处理器(7)首先对反射波信号进行希尔伯特黄变换,然后通过依次对希尔伯特黄变换结果进行数字滤波、卓越频谱分析、弹性波在轨下多层混泥土构件中的传播速度分析处理,得到弹性波雷达剖面图和卓越频谱图,通过对弹性波雷达剖面图和卓越频谱图进行人工分析即可识别被测无砟轨道板(10)下方是否存在无砟轨道板离缝、混凝土不密实或支承层底部脱空缺陷。
6.根据权利要求5所述的高速铁路轨下结构缺陷快速无损检测方法,其特征在于:通过对弹性波雷达剖面图和卓越频谱图进行人工分析时,对于被测无砟轨道板(10)下方结构良好的路段,弹性波雷达剖面图波形完整有规律,呈正常衰减形态,卓越频谱图表现为主频稳定、整体成单峰形态,对于测无砟轨道板(10)下方结构存在无砟轨道板离缝、混凝土不密实或支承层底部脱空缺陷的情况,弹性波雷达剖面图表现为波形紊乱、同相轴不连续特征,卓越频谱图表现为主频下降、呈现多峰形态特征。
7.根据权利要求5所述的高速铁路轨下结构缺陷快速无损检测方法,其特征在于:所述步骤1中,所述轨道监测车(1)设置在被测无砟轨道板(10)上时轮毂式振动传感器(3)中的一个振动传感器帖在被测无砟轨道板(10)上;所述步骤4后还包括步骤5:轨道监测车(1)沿轨道向前移动轮毂式振动传感器(3)中心轮周长的1/4,然后重复步骤2~4的检查操作。
8.根据权利要求5所述的高速铁路轨下结构缺陷快速无损检测方法,其特征在于:在被测无砟轨道板(10)上沿线路方向并排平行划出多条测线(11),对每一条测线均按步骤1~步骤5的方法进行检测操作。
9.根据权利要求5所述的高速铁路轨下结构缺陷快速无损检测方法,其特征在于:所述步骤3中,轮毂式振动传感器(3)采集反射波信号的采集时间为1~2ms。