公知的是，利用由超声换能器发出和接收的超声波来检查轨道的 缺陷。该技术依赖于将超声波传输至被检查的轨道以及从该轨道接收 超声波。发自超声换能器的路径的重要部分是该换能器与轨道之间的 界面，这是因为如果在轨道与换能器之间存在空气层，那么即使该空 气层非常薄，超声波的传输也几乎完全被阻挡。因此，必须提供一种 防止空气进入该界面区域的装置。
通常通过将水浇到轨道上来阻止空气进入，水在轨道与换能器之 间形成超声传输层。典型地，水从导管的开口端或者通过喷嘴而引导 到轨道上，水通过重力的作用或者通过泵而供应到轨道上。该过程通 常十分低效，原因在于落到轨道上的水远多于实际需要的水，大多数 水溅到轨道侧面的周围以及下面。当可利用的水量较少时这会出现问 题。此外，在换能器侧面周围的过多的水(当并非存在于换能器与轨 道之间时)会产生使测试质量变差的乱真超声信号。当换能器与轨道 的相对速度较高时，或者在换能器与轨道的区域内存在高速的侧风时， 还会出现水不能输送至所期望的位置的问题。在缺水的轨道区域内会 形成不期望的气穴。

本发明消除了上述问题中的一个或多个。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于检测轨道中缺陷的系统， 包括：超声波源，用于将超声波发射到轨道上；检测器，用于检测由 所述轨道或其中的缺陷反射或散射的超声波；以及薄雾发生器，其在 使用时被设置为使所述轨道和所述超声波源中的一个或二者都暴露至 液体的薄雾，从而在所述轨道和所述超声波源之间能够形成超声传输 界面。
所述薄雾发生器也可以被设置为在使用时将轨道和超声波检测器 中的一个或二者都暴露至液体的薄雾，从而在轨道和超声波检测器之 间能够形成超声传输界面。
已经发现轨道和/或超声波源向薄雾的暴露，对轨道提供了足够的 水，以便于超声从超声波源到轨道以及从轨道到检测器的良好传输(如 果任何这种超声均由轨道反射或散射)。这提供了使用相对少量水的系 统，如果可利用的水量较少或者测试的持续时间较长，那么这一点是 很重要的。
超声波源和超声波检测器通常设置在一个部件中，例如超声换能 器。当然，超声波源和检测器可以是单独的部件。所述超声波源和检 测器对本领域技术人员来说是常规的。
“液体薄雾”是指多种液滴，优选地处于运送气体中，例如空气。 液滴优选地较小。液滴的平均直径可为4mm或更小。优选地，液滴的 平均直径可为2mm或更小，更优选地为1mm或更小，进一步优选地 为500微米或更小，甚至更优选地为200微米或更小。有利地，液滴 的平均直径可为150微米或更小，更有利地，液滴的平均直径可为100 微米或更小。形成薄雾的液滴可以具有与由香水喷雾器产生的薄雾液 滴相关的尺寸性质。
反射的(或散射的)超声波的检测可以表示出所测试轨道中的缺 陷。在监测轨道时对这种反射或散射的超声波的检测对本领域技术人 员是公知的。
典型地，薄雾发生器可包括导管，在使用时，液体在压力下通过 导管被推进至出口，例如小孔。在使用时，薄雾从出口发出。
因为水便宜、形成适当的超声传输膜并无污染，所以液体典型为 水。
典型地，所述系统被附接至轨道缺陷检测车辆或者形成该车辆的 一部分。
所述系统优选地能够产生液体喷雾或薄雾，其中的液滴具有相对 于超声波源和检测器较高的平均速度。
如果液滴的速度过低，那么液体可能不会在轨道和超声波源之间 形成适当的界面。例如，如果所述系统安装至高速行驶的轨道缺陷检 测车辆，那么这可能发生。
液滴的速度可以足够高，以使得当承载所述系统的车辆以高达30 m/s的速度行驶时，形成适当的界面。液滴的速度可以足够高，以使 得在较大侧风中的轨道上形成适当的膜，例如高达30m/s的侧风。液 滴相对于薄雾发生器或者可选地相对于超声波源的速度，可以有利地 大于承载所述系统的车辆的速度或者任何侧风的速度。
较高的平均液滴速度可以由提供以足够高的速度行进的液滴的薄 雾发生器产生。
可选地或额外地，所述系统可包括薄雾加速器(不同于薄雾发生 器)，其设置为在形成薄雾之后，使形成薄雾的液滴朝向轨道进行加速。 薄雾加速器可以是用于产生空气流的装置。空气流可以用来运送薄雾。
薄雾加速器可以包括泵或风扇，优选地处于薄雾发生器的上游。 泵和风扇是产生气流的便利装置(因此使由所述气流运送的液滴加 速)。所述系统也可以包括导流板，用于将空气从用于产生空气流的装 置引导至薄雾发生器。导流板可以由第二导管提供；用于产生空气流 的装置可以设置在第二导管中。薄雾发生器可以被设置为在使用时在 第二导管中产生薄雾。第二导管可设置有狭窄部分。这种狭窄部分旨 在产生文丘里效应，即，第二导管中更小的横截面积使空气速度增大 (因此使得在空气流中运送的液滴速度增大)。优选地，薄雾发生器被 设置为在使用时在第二导管的狭窄部分中产生薄雾。
所述系统可以被设置为使得薄雾的液滴喷洒在超声波源前方的轨 道上。对于向前行驶的车辆来说这是便利的几何结构。薄雾的液滴可 以向薄雾发生器的后方发出。
在使用时，用于产生空气流的装置可以抽入温度高于环境温度的 空气。如果所述系统设置在车辆上或为车辆的一部分(该车辆具有排 气装置)，且在使用时，该排气装置放出温度高于环境温度的空气或其 它排放气体，那么用于产生空气流的装置则可抽入所述空气或其它排 放气体。
可选地或额外地，所述系统还可以包括加热器，其被设置为使得 用于产生空气流的装置将空气抽至与加热器热接触。
在使用时，第一导管(或者其一部分)可以与处于升高的温度的 所述空气或排放气体热接触。这种设置允许利用用于推动随后产生的 薄雾的暖空气或排放气体对液体进行加热。
第一导管(或者其一部分)可以位于第二导管内。这使得液体能 够由第二导管中任何暖空气或排放气体来加热，并提供对第一导管的 物理保护。
液体可以在形成薄雾之前加热。这可以通过提供加热液体的加热 器来实现。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于辅助检测轨道中缺陷的 工具，包括用于产生液体薄雾的装置以及以下两个部件中的一个或二 者：(i)支架，用于将薄雾发生器安装在轨道缺陷检测车辆上，以使 得所述薄雾发生器相对于超声波源间隔开；以及(ii)超声波源。
所述工具也可以包括用于检测超声波的检测器。
所述工具也可以包括薄雾加速器，例如上文关于本发明的第一方 面的系统描述的薄雾加速器。
所述工具也可以包括上文关于本发明的第一方面的系统描述的那 些特征，例如第二导管。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于检测轨道中缺陷的方法， 包括：
(i)将轨道和超声波源中的一个或二者都暴露至液体的薄雾，从 而在所述轨道和所述超声波源之间能够形成超声传输界面；
(ii)将超声波通过所述界面传输到所述轨道上；以及
(iii)对由所述轨道或其中的缺陷反射或散射的超声波进行传感。
所传感的所述反射或散射的超声波可表示出在所述轨道中是否存 在一个或多个缺陷。
在产生薄雾之后，形成薄雾的液滴可朝向轨道进行加速。液滴的 速度可以足够高，以使得当承载所述系统的车辆以高达30m/s的速度 行驶时，在轨道上形成适当的膜。液滴的速度可以足够高，以使得在 高侧风中的轨道上形成适当的膜，例如高达30m/s的侧风。
液滴可以由空气流或其它运送气体流朝向轨道运送，空气流或其 它运送气体流被导向轨道。所述空气流或其它运送气体流可以由风扇 或泵产生。
空气或其它运送气体以及液体中的一个或二者所处的温度高于环 境温度。液体可以在产生薄雾之前加热。
在本发明的第三方面的方法中使用的液滴的性质可以与上文关于 本发明的第一方面的系统描述的那些性质相同。例如，有利地，液滴 的平均直径可以为150微米或更小，更有利地，其平均直径可以为100 微米或更小。
本发明的第三方面的方法可以分别利用本发明的第一方面和第二 方面的系统或工具来执行。
附图说明
现仅参照图1通过示例的方式描述本发明，其中图1是本发明的 系统的示意图。

图1示出了根据本发明的用于检测轨道中缺陷的系统。该系统一 般由标号1表示，并且包括：超声波源，用于将超声波发射到轨道12 上；检测器，用于检测由轨道(或者其中的缺陷)反射或散射的超声 波；以及薄雾发生器3，其被设置为在使用时将轨道和超声换能器2 暴露至液体的薄雾，从而能够形成轨道12和超声换能器2之间的超声 传输界面，因而能够将超声波传输至轨道12并从轨道12接收超声波。 换能器2作为超声波源以及超声波检测器。
该系统附接于在轨道上按箭头13的方向行驶的有轮的铁路车辆。 该超声换能器基本与轨道接触，但是，在没有水喷溅到轨道上时，在 轨道12和换能器2之间会出现空气间隙。在轨道12和换能器2之间 供应水，以提供换能器和轨道12之间的超声传输界面。
现在讨论该系统的操作。空气通过风扇6(在该示例中为离心式 鼓风机)抽入第二导管7中，如标号为8的箭头所示，空气沿导管7 快速地推进。第一导管4在第二导管内、风扇的下游延伸。液体(在 该示例中为水)在水泵(未示出)的影响下从容器(未示出)运送至 位于第一导管4端部的喷嘴5。第一导管中的压力约为3至4巴；该 压力使得液体作为薄雾从第一导管4中推出并进入标号为9的区域。 喷嘴5是可商业获得的薄雾发生喷嘴，用来形成用于喷淋植物的水雾 (可以从地址为Chesterfield，UK，S41 9RH的Two Wests & Elliott Ltd 公司购买到的加德纳微雾喷嘴(Gardena micro-mist nozzle)，部件号 1371-20)。第一导管4包括可商业获得的管件，该管件的内直径约为 4mm且外直径约为6mm。一旦在该区域9中，形成薄雾的液滴便由空 气在由箭头10示出的一般方向上运送，以在轨道12的表面上形成水 膜14。某些水还可喷到换能器2的表面上。估计液滴的平均直径约为 50微米。
第二导管7设置有狭窄区域11，薄雾释放至狭窄区域11中。狭 窄区域11导致形成文丘里效应(Venturi effect)；第二导管7在该狭窄 区处的横截面积的减小导致气体速度的增加。薄雾发生器3的喷嘴5 位于狭窄区域11中，以使得形成薄雾的液滴受到高速的运送空气流的 作用。狭窄区域11下游的第二导管7与狭窄区域11上游的第二导管 7的内直径相同。
喷洒在轨道12上的水以及可能喷洒在换能器2上的水形成换能器 2和轨道12之间的、可传输超声波的界面。超声波从换能器2穿过水 界面并进入轨道12。超声波通常不间断地穿过轨道12，除非其入射在 某种形式的缺陷上，例如裂缝。缺陷使得超声波反射或散射，反射或 散射的超声波的特性可表示出缺陷的某些特征。例如，接收反射信号 的时间可表示出缺陷的深度。通过轨道12和换能器2之间的界面，反 射或散射波通过轨道12向回传输，并且进入检测反射波的换能器2。
狭窄区域11上游和下游的第二导管7的内直径约为50mm。
本发明的系统可以容易地适于在低温环境中使用。例如，空气可 以在被抽进第二导管7之前通过加热元件。可选地或额外地，暖的排 气可以从冷却单元等得到并通过风扇6抽进第二导管7中。第一导管 4中的液体也可以被加热。如果向第二导管7提供暖空气，那么可以 通过将第一导管4设置在第二导管7内部来实现对第一导管4中的液 体的加热。可选地或额外地，可以设置加热器，用于在形成薄雾之前 对液体进行加热。
本发明可以向轨道传送足够的水，以在轨道12和换能器2之间提 供适当的超声传输界面。此外，使用的水量非常少，从而减少了浪费， 并允许使用更小的容器或者允许使用更长的持续时间。此外，减少了 乱真超声信号，这是因为在正常使用时，在通常由表面张力保持的情 况下，水通常不会聚集在换能器侧面与轨道之间的区域中。高速空气 连续地将水从该区域吹开，因而避免产生乱真信号。
即使当缺陷检测车辆以约为30m/s的速度行驶时，空气的较高速 度(以及由此而导致的薄雾中液滴的高速)也能够将水传送至轨道12。 此外，液滴的高速意味着其更不容易受到由侧风引起的吹开过程的影 响。高速空气也可以在水滴周围形成有效的护罩，以使得当液滴从导 管7中流出时，液滴相对地不受来自于火车的向前移动或侧风的外部 空气运动的影响。高速空气还使液滴的薄雾成形以避免其分散。这确 保了液滴有效地导向，换能器侧面或轨道的下面的溢出物极少。
此外，已经发现高速水滴很好地润湿轨道12的表面。可以相信， 当液滴撞击轨道时，液滴的高速使得液滴的表面张力被打破。
本发明优选地用于检测铁路轨道中的缺陷，但也可用于检测其它 轨道中的缺陷，例如电车轨道。