CN101339164A - 超声波无损检测聚焦探头装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的检测被检样品缺陷的一种超声波无损检测聚焦探头装置，包括固定超声波聚焦探头的筒体，超声波聚焦探头密封连接在内筒的大端头上，内筒的底端封装有透声薄膜，内筒的筒体容器内装填有传播超声波的液体介质，装有探头的内筒通过螺纹与外筒长度可调地连接为一体。本发明在相同增益的情况下，检测样品缺陷的能力比普通直探头好很多。装置中的水距使始波与界面波、缺陷波、底波在探伤仪屏幕中的显示距离拉开，并可使检测样品的区域在声束轴线上处于超声波三倍近场区域外，提高了波形显示的分辨率及检测灵敏度，方便了在检测缺陷的过程中发现及判断缺陷波的操作性。省掉了水槽及供水装置，可以到现场检测。

Description

超声波无损检测聚焦探头装置

技术领域

本发明涉及一种无损检测被检样品缺陷的超声波聚焦探头装置。更具体地说，本发明涉及一种配合超声波聚焦探头检测的装置，特别是能够对碳纤维复合材料进行接触法检测的聚焦探头，同时也适用于对平板类型材料进行接触法检测的直探头。

背景技术

超声波检测作为五大常规检测技术之一。已广泛运用于对铸件、板材、棒材、管材、焊缝等材料的超声波检测。超声波探头是组成超声检测系统的重要组件，是产生和接收超声波的电声换能器。其性能直接影响到发射的超声波的特性，影响到超声波的检测能力。在超声波探伤中由于被探测工件的形状和材质、探伤的目的、探伤的条件不同，因而产生各种不同形式的探头。探头一般都是由压电晶片、阻尼块、电缆线、接头、保护膜和外壳组成。有的探头通常还有一使晶片与入射面成一定角度的斜楔。探头的基本原理都是利用压电晶片的压电效应。超声波探头利用压电晶片的逆压电效应和正压电效应发射和接收超声波。聚焦探头比直探头的灵敏度和分辨率要好，但聚焦探头一般不用于接触法检测，

聚焦探头在使用过程中需要配合特定的装置进行检测，在无损检测这个行业中，目前特定装置一般是在以下方面有所运用：在大型的C扫描检测系统中，探头是配合喷水系统对样品进行检测的，喷水系统包括软导管、水泵及水箱等。探头与被检测样品存在一定的距离，探头产生的超声波是不能直接进入被检测样品中的，而是通过喷水装置中的水作为传播介质进入被检样品。以达到对样品进行检测的目的。其次就是在水浸探伤中的运用。在水浸探伤中，需要一个很大的水槽及供水系统，被检样品放置在水槽中以利用水作为耦合剂，聚焦探头配合复杂的装置进行检测，因此不管是水浸手动检测还是自动化检测都要使用水槽系统，每次水浸手动检测还得调节水距以达到最佳的检测效果。由于这些设备都是大型的，一般都固定放置在厂房中，跟本不可能把设备搬到样品现场检测。对于一些不宜采用喷水法及水浸法进行检测，直探头的检测灵敏度和分辨率又达不到检测要求。这对又需要进行现场检测的样品，带来了极大的困难。水浸法和喷水法都有不可移动的大型配套设备，其对环境条件的苛刻性，不仅限制了检测的方便性，灵活性，而且操作上也很复杂，在检测过程中还要耗费大量的时间去调节探头的焦距。

另外就是在复合材料的接触法检测过程中，由于复合材料的复杂性，超声波声速衰减非常大。检测一些比较薄复合材料，采用普通的直探头，很难把始波与缺陷波、底波区分开来。由于大型的C扫描设备和水浸设备不可能搬到现场，而检测一些厚的复合材料，灵敏度又达不到检测标准要求，这就会容易造成对缺陷波的误判甚至漏检。国内外在对复合材料进行现场检测一般都是使用比一般的探头都要贵很多的特种专用探头。这种特种专用探头一旦有磨损，整个探头的性能就会下降，使用寿命减少。性能被下降的探头，很容易导致对检测样品的错检、误判和漏检。这样就必须更换探头。用这种非常消耗探头的专用检测探头成本会很高。

发明内容

为了克服现有的无损检测超声波直探头在检测薄材料时不能有效区分开始波与缺陷波、底波的不足，为将聚焦探头用于接触法检测，本发明提供一种携带方便，操作简单的超声波无损检测探头装置，该超声波检测探头装置配合一般聚焦探头和直探头使用，能方便有效地拉开始波与缺陷波、底波在探伤仪荧光显示屏上的距离，提高分辨率，又可以避免探头在检测过程中与被检样品的摩擦和磨损。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超声波无损检测聚焦探头装置，包括固定超声波聚焦探头的筒体，其特征在于，超声波聚焦探头密封连接在内筒的大端头上，内筒的筒体容器内填充有传播超声波的液体介质，并由其下端的透声薄膜密封在内筒容器内，装有探头的内筒通过螺纹与外筒连接为一体。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

a.节约了使用成本。采用内筒装填水作为超声波传播的介质，使聚焦探头发射的超声波在水中聚焦，入射至透声薄膜，并在透声薄膜中产生透射，使超声波的能量损失尽可能少就能入射进被检样品。通过更换内筒可以调节聚焦探头在样品中的聚焦位置，以达到对这一位置的最高检测灵敏度。装填有传播超声波的液体介质的内筒完全替代了大型水槽所起的作用，并且具有水槽所不具有的功能。很好地解决了声束在被检样品中的聚焦。

b.携带方便，操作简单。在使用聚焦探头时节省调节聚焦探头焦距的时间或者跟本不用调节焦距，通过更换内筒就可以达到最佳的检测效果。在检测对超声波声速衰减非常大的碳纤维复合材料时，比直探头检测的效果好很多。运用于复合材料检测证明，在检测被检样品时与水浸法检测的效果相同，且省掉了水槽及供水装置，可以到现场检测，方便且操作简单；在检测零件时不用每次都调节焦距，只要探头装好，焦距就调好了。相对于水浸法，省掉了以往在检测过程中调节焦距耗费大量的时间。相对一般直探头的接触法检测，提高了分辨率及检测灵敏度。

c.可以避免探头在检测过程中与被检样品摩擦和探头的磨损，提高了探头的利用使用寿命，成本降低。通过外筒固定内筒及探头，使探头始终与被检样品的接触面垂直。声速垂直入射进被检样品，保护了透声薄膜。它可以通过一个很小的装置就能使聚焦探头用于接触法检测。在进行接触法检测时能保护探头，防止探头磨损，进而提高了探头的使用寿命，节约了使用成本。

d.检测薄板材料时，能方便地在探伤仪荧光显示屏上拉开始波与缺陷波、底波的显示距离，并可使检测样品的区域在声束轴线上处于超声波3倍近场区域外，达到最佳的检测效果。在同等条件下，检测样品缺陷的能力比普通直探头要好很多，能有效防止误判和漏检。装置中的水距使始波在探伤仪屏幕中的显示与缺陷波及底波拉开距离，提高了波形显示的分辨率，方便了在检测缺陷的过程中发现及判断缺陷波的操作性。

e.重量轻、耐磨损、价廉，声能的反射损失小。使用的金属或非金属强度高耐磨损、价钱便宜。选用透声能力非常好的薄膜材料，使声能的反射损失非常少。避免了超声波能量入射被检样品中能量损失，使探头发射的超声波的能量尽可能少就能进入被检样品内。透声能力非常好的透声薄膜作用，使探头发射的超声波能量损失尽可能少的情况下进入被检样品内。

f.操作方便、灵活，可以随地、随时进入现场操作。配合一般仪器使用，携带起来也非常方便。通过调节内筒的长短达到调节焦距的目的，从而调节声束在被检样品中焦点位置。这对于需要重点加强对被检样品某一位置的检测具有极好的实用性和方便性。

附图说明

图1是本发明的剖视图。

图2是本发明内筒2的左视图。

图中：1.外筒，2.内筒，3.紧固件，4.橡胶圈，5探头，6.透声薄膜。

具体实施方式

为了进一步说明而不是限制本发明的上述实现方式，下面结合附图给出最佳实施例，从而使本发明的细节和优点变得更为明显。

参阅图1、图2，本装置由外筒、内筒、透声薄膜、橡胶圈及紧固件组成。外筒1、内筒2及紧固件3组合通过螺纹连接。探头5通过套装的密封橡胶圈4装在内筒2制有内螺纹大端的孔内，由紧固件3螺接固定，使内筒与探头紧固地连接在一起。封橡胶圈4防止漏水。使探头与内筒形成密封连接。装满水或其他透明液体的内筒2容器底部封套有一透声薄膜6。内筒2的小端颈部制有螺接外筒1的螺纹，其筒体表面的圆周的母线方向上制有分布安放密封橡胶圈4的环槽。在内筒2的中部还制有主要是排除空气3个透气孔。装上探头5的内筒2通过螺纹与外筒1连接。由有机高分子材料构成的透声薄膜6与被检测样品之间产生非常薄的一层距离，当检测样品时，可在被检样品上刷一层偶合剂，如水、全损耗系统用油、变压汽油、化学浆糊等，具体采用哪种偶合剂，根据被检材料的性质确定。偶合剂的作用是排除透声薄膜与被检样品之间的空气，保护透声薄膜。装填有水作超声波传播介质的内筒，使聚焦探头发射的超声波能在水中入射至透声薄膜，并在透声薄膜中产生透射进入被检样品内。内筒的长短还能调节水距，调节声束在样品中焦点位置。以达到对这一位置最佳的检测效果。

Claims (3)

1.一种超声波无损检测聚焦探头装置，包括固定超声波聚焦探头的筒体，其特征在于，超声波聚焦探头(5)密封连接在内筒(2)的大端头上，内筒(2)的筒体容器内填充有传播超声波的液体介质，并由其下端的透声薄膜(6)密封在内筒(2)容器内，装有探头(5)的内筒(2)通过螺纹与外筒(1)连接为一体。

2.如权利要求书1所述的超声波无损检测聚焦探头装置，其特征在于，探头(5)通过套装的密封橡胶圈(4)装在内筒(2)制有内螺纹大端的孔内，由紧固件(3)螺接固定，使内筒与探头紧固地连接在一起。

3.如权利要求书1所述的超声波无损检测聚焦探头装置，其特征在于，内筒(2)的圆周母线方向上制有分布安放密封橡胶圈(4)的环槽。

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