CN102507745A - 一种检测轻质孔隙复合材料的超声换能器装置 - Google Patents

一种检测轻质孔隙复合材料的超声换能器装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102507745A
CN102507745A CN2011102883212A CN201110288321A CN102507745A CN 102507745 A CN102507745 A CN 102507745A CN 2011102883212 A CN2011102883212 A CN 2011102883212A CN 201110288321 A CN201110288321 A CN 201110288321A CN 102507745 A CN102507745 A CN 102507745A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrasonic transducer
ultrasonic
composite material
universal wheel
transducer device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011102883212A
Other languages
English (en)
Inventor
徐春广
王洪博
郭祥辉
夏沙
肖定国
赵新玉
郝娟
阎红娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN2011102883212A priority Critical patent/CN102507745A/zh
Publication of CN102507745A publication Critical patent/CN102507745A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及一种适合检测轻质孔隙复合材料的超声换能器装置，包括：超声波换能器、硅橡胶轮皮、活动万向轮、弹簧装置(力调节机构)、刚性材料壳体、大支架、万向轮支架，能够实现动态快速、干耦合、透射式检测被测试件内部缺陷，同时考虑对于面积比较大的复合材料板采用透射法测量时中心部位难以检测的难题(主要是两个超声波换能器难以保证始终垂直相对在同一直线)，设计了专门的支架结构，使检测更加准确、灵活、快速。

Description

一种检测轻质孔隙复合材料的超声换能器装置
一、技术领域
本发明涉及一种适合检测轻质孔隙复合材料的超声换能器装置，此换能器装置可实现快速滚动式、透射硅橡胶干耦合测量。
二、背景技术
轻质孔隙复合材料(如陶瓷基复合材料)具有质量轻、耐高温、低密度、高比模、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，已发展成为民用和军用领域不可或缺的新型高温结构材料之一，可广泛应用于高推重比航空发动机热端部件、航天飞行器热防护系统、飞机刹车盘等。
由于轻质孔隙复合材料不能采用液体耦合剂进行检测，通常采用非接触的射线、热红外、空气耦合超声检测和接触式干耦合超声检测等方法对其内部孔隙率和缺陷进行检测，实践证明，射线方法除了要求工作期间采用防护措施不方便使用外，同时对低密度复合材料检测的敏感性不好；红外热成像方法对孔隙率的变化敏感性差、分辨率低，仅适用于表面和亚表面的宏观大的空洞检测；对密度小、孔隙率也较小的轻质孔隙复合材料，空气耦合超声检测透射性不好，对孔隙率变化不敏感，无法对孔隙率进行精确测量和对缺陷进行检测，因此对于此类材料采用接触式干耦合的方法测量效果更好。
超声反射法原理是使用同一个换能器实现超声信号的发射和接收，即在被测试件单侧完成检测，利用被测试件底面或内部缺陷的反射回波探测缺陷位置和大小，其前提条件是超声波探头能够接收到底面回波，对于轻质孔隙复合材料来说，由于内部孔隙较多，超声波要实现穿透被测试件两倍厚度并接收到底面回波极其困难，因此超声反射法不可行。超声透射法两个换能器位于被测试件两侧，通过对透射超声信号的能量衰减来识别缺陷，信号识别比较简单；超声信号只需穿透试件一倍厚度，更容易实现；同时由于超声透射方法比反射方法在穿透性和孔隙率检测的敏感性方面都有显著提高和改善，综上，对于轻质孔隙复合材料的检测应采用透射干耦合接触式测量的方法。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现动态快速、干耦合、透射式检测的超声换能器装置，主要针对轻质孔隙复合材料采用超声干耦合、透射滚动式方法测量其内部缺陷，同时考虑对于面积比较大的复合材料板采用透射法测量时中心部位难以检测的难题(主要是两个超声波换能器难以保证始终垂直相对在同一直线)，设计了专门的支架结构，使检测更加灵活、快速、方便。
本发明的超声换能器装置包括：超声波换能器两个、硅橡胶、液体耦合剂、活动万向轮、弹簧装置(力调节机构)、刚性材料壳体、大支架、万向轮支架。
所述万向轮支架通过支架轴(轴承)来固定超声波换能器，万向轮支架后端与大支架前端通过万向轮相连接，超声波换能器通过支架轴(轴承)固定在刚性材料壳体内，保持换能器接触面始终与被测试件表面平行，且发射和接收换能器探头垂直对应。所述刚性材料壳体外形为圆柱状，在壳体圆柱状表面紧密粘贴有厚度相同的硅橡胶，作为轮外干耦合剂，壳体内部充满液体耦合剂(如机油等)，实现换能器与刚性材料壳体、硅橡胶轮皮之间的耦合。所述大支架垂直臂上安装有弹簧装置，用来调节耦合硅橡胶与被测试件表面之间的压力，达到最佳耦合效果；同时可以根据所测复合材料板的不同厚度来更换不同长度、弹性系数的弹簧装置，满足不同厚度材料检测的要求。
对比现有技术，本发明提出的透射式、干耦合超声波换能器装置，很好的解决了对轻质孔隙复合材料进行测量时测量装置、耦合方式和测量准确度的问题，对于只适合干耦合测量的轻质孔隙复合材料无损检测具有重要意义。
四、附图说明：
图1为轮式超声波换能器示意图；
图2为超声检测换能器装置示意图。
五、具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明：
图1所示为轮式超声波换能器的具体结构，包括换能器探头1，硅橡胶轮皮2，万向轮支架3(轴承)，刚性材料壳体4和活动万向轮5。
图2所示为超声检测换能器装置的具体结构，包括被测复合材料板6，超声波发射探头7和接收探头8，弹簧装置(力调节机构)9和大支架(可调长度)10。
测量装置整体结构如图2所示，根据被测复合材料板材的厚度不同，首先设计了用于力调节的弹簧机构9，弹簧机构9可实现更换不同长度、弹性系数的弹簧装置，来满足被测复合材料板厚度不同(厚度范围10-30mm)的要求，同时弹性系数的不同也可实现对硅橡胶压力不同从而达到最佳耦合效果的作用。根据被测板材长度的不同，设计了可调节长度的大支架10，其长度需满足大于被测复合材料板材最大长度的一半，同时由于轮式超声波换能器安装有活动万向轮，使超声换能器装置可实现360°的自由检测。
轮式超声波换能器结构如图1所示，其中刚性材料壳体4作为轮式骨架，超声换能器探头1通过支架3(轴承)固定于壳体内，并保证换能器探头接触面始终与壳体下表面平行，在测量时发射和接收超声波探头始终平行相对，探头引线通过支架3(轴承内部钻孔)引出，实现与外部的连接。
刚性材料壳体4内部注满液体耦合剂，在壳体圆柱形外表面由硅橡胶轮皮紧密连接，实现与被测复合材料板的接触式测量。
具体检测复合材料试件时，可由人工或电机控制沿试件表面方向推动大支架完成对轻质孔隙复合材料板的缺陷检测。

Claims (6)

1.一种适合检测轻质孔隙复合材料的超声换能器装置，其特征在于，包括：超声波换能器两个、硅橡胶轮皮、活动万向轮、弹簧装置(力调节机构)、刚性材料壳体、大支架、万向轮支架。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：超声波换能器引线通过支架3(轴承内部钻孔)引出，实现与外部的连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：超声波发射探头7和接收探头8通过万向轮支架3(轴承)固定在刚性材料壳体4内。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：用于力调节的弹簧机构9可实现更换不同长度、弹性系数的弹簧。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：可调节长度的大支架10，其长度需满足大于被测复合材料板最大长度的一半。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：轮式超声波换能器安装有活动万向轮，使超声换能器装置可实现360°的自由检测。
CN2011102883212A 2011-09-22 2011-09-22 一种检测轻质孔隙复合材料的超声换能器装置 Pending CN102507745A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102883212A CN102507745A (zh) 2011-09-22 2011-09-22 一种检测轻质孔隙复合材料的超声换能器装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102883212A CN102507745A (zh) 2011-09-22 2011-09-22 一种检测轻质孔隙复合材料的超声换能器装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102507745A true CN102507745A (zh) 2012-06-20

Family

ID=46219851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011102883212A Pending CN102507745A (zh) 2011-09-22 2011-09-22 一种检测轻质孔隙复合材料的超声换能器装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102507745A (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103267802A (zh) * 2013-05-12 2013-08-28 大连理工大学 一种天然气水合物保真岩芯声波快速检测装置
CN105181811A (zh) * 2015-10-21 2015-12-23 江苏融庆科技有限公司 一种自适应超声换能器模组
CN108132300A (zh) * 2017-12-14 2018-06-08 洛阳双瑞风电叶片有限公司 一种用于风电叶片后缘合模胶黏剂对穿测试的工装及方法
CN108802190A (zh) * 2017-04-28 2018-11-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于原位监测工件的便携式声学设备
CN108872396A (zh) * 2018-07-28 2018-11-23 扬州大学 一种陶瓷膜在线超声检测的专用辅助装置
CN109283259A (zh) * 2018-09-14 2019-01-29 华中科技大学无锡研究院 一种超声波扫描装置及其应用与方法
CN109678629A (zh) * 2019-01-31 2019-04-26 北京理工大学 高能声束消减推进剂固化残余应力的方法
CN109781599A (zh) * 2017-11-13 2019-05-21 中航通飞华南飞机工业有限公司 基于空气耦合超声的碳纤维复合材料板孔隙率的检测方法
CN109813803A (zh) * 2019-03-05 2019-05-28 南京工程学院 一种基于极坐标法的超声波检测方法
CN110361449A (zh) * 2019-07-18 2019-10-22 湖北三江航天江北机械工程有限公司 变截面发动机喷管超声波检测探头及检测方法
CN112903812A (zh) * 2019-12-03 2021-06-04 哈尔滨工业大学 基于压力干耦合超声的大型高速回转装备探伤检测装置
CN114324587A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 中国飞机强度研究所 一种干耦合超声穿透法检测装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1291285A (zh) * 1998-02-17 2001-04-11 Ce核电力有限公司 对大面积航空器结构进行无损检查的装置和方法
CN101143245A (zh) * 2006-09-13 2008-03-19 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 一种自动夹合式超声治疗装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1291285A (zh) * 1998-02-17 2001-04-11 Ce核电力有限公司 对大面积航空器结构进行无损检查的装置和方法
CN101143245A (zh) * 2006-09-13 2008-03-19 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 一种自动夹合式超声治疗装置

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103267802B (zh) * 2013-05-12 2016-03-02 大连理工大学 一种天然气水合物保真岩芯声波快速检测装置
CN103267802A (zh) * 2013-05-12 2013-08-28 大连理工大学 一种天然气水合物保真岩芯声波快速检测装置
CN105181811A (zh) * 2015-10-21 2015-12-23 江苏融庆科技有限公司 一种自适应超声换能器模组
CN105181811B (zh) * 2015-10-21 2017-09-05 江苏融庆科技有限公司 一种自适应超声换能器模组
CN108802190A (zh) * 2017-04-28 2018-11-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于原位监测工件的便携式声学设备
CN109781599A (zh) * 2017-11-13 2019-05-21 中航通飞华南飞机工业有限公司 基于空气耦合超声的碳纤维复合材料板孔隙率的检测方法
CN108132300A (zh) * 2017-12-14 2018-06-08 洛阳双瑞风电叶片有限公司 一种用于风电叶片后缘合模胶黏剂对穿测试的工装及方法
CN108872396A (zh) * 2018-07-28 2018-11-23 扬州大学 一种陶瓷膜在线超声检测的专用辅助装置
CN109283259B (zh) * 2018-09-14 2021-03-23 华中科技大学无锡研究院 一种超声波扫描装置及其应用与方法
CN109283259A (zh) * 2018-09-14 2019-01-29 华中科技大学无锡研究院 一种超声波扫描装置及其应用与方法
CN109678629A (zh) * 2019-01-31 2019-04-26 北京理工大学 高能声束消减推进剂固化残余应力的方法
CN109813803A (zh) * 2019-03-05 2019-05-28 南京工程学院 一种基于极坐标法的超声波检测方法
CN109813803B (zh) * 2019-03-05 2021-08-13 南京工程学院 一种基于极坐标法的超声波检测方法
CN110361449A (zh) * 2019-07-18 2019-10-22 湖北三江航天江北机械工程有限公司 变截面发动机喷管超声波检测探头及检测方法
CN112903812A (zh) * 2019-12-03 2021-06-04 哈尔滨工业大学 基于压力干耦合超声的大型高速回转装备探伤检测装置
CN114324587A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 中国飞机强度研究所 一种干耦合超声穿透法检测装置
CN114324587B (zh) * 2021-12-28 2024-01-12 中国飞机强度研究所 一种干耦合超声穿透法检测装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102507745A (zh) 一种检测轻质孔隙复合材料的超声换能器装置
KR101804484B1 (ko) 센서 장치 및 상기 장치를 사용한 잔류 응력 검측 시스템
JP6114778B2 (ja) ボイラー管の低温側クラッキングを決定する方法およびその方法を達成するための装置
CN203275373U (zh) 一种非金属超声检测仪校准装置
CN201210151Y (zh) 材料内部应力超声波检测装置
US10352911B2 (en) Airborne ultrasound testing system for a test object
US20110016979A1 (en) Method for the non-destructive testing of a test object by way of ultrasound and apparatus therefor
CN105158339A (zh) 纵横波一体化超声波探头、弹性模量及分布的测试系统和测试方法
CN105738028A (zh) 一种非介入式管道内流体压力测量方法
CN107478728A (zh) 一种复合绝缘子的无损检测方法
CN108827533B (zh) 一种炸药残余应力超声检测法声弹系数标定装置
CN102095805A (zh) 一种基于激光多普勒原理的声发射传感器测试系统及其测试方法
CN103616102B (zh) 一种用于金属薄板残余应力分布检测的超声泄漏纵波传感装置
CN201935730U (zh) 超声功率测量装置
CN109490417A (zh) 一种金属材料平面各项异性超声检测方法
Kerdtongmee et al. Quantifying dry rubber content in latex solution using an ultrasonic pulse
US20180164255A1 (en) Adjustable wide bandwidth guidewave (gw) probe for tube and pipe inspection systems
CN208902317U (zh) 一种轴类零件表面残余应力检测装置
CN116412945A (zh) 一种非金属材料残余应力的超声波检测系统和方法
GB1464025A (en) Measurement of angles
CN116359344A (zh) 一种用于检测超声水表表体注塑质量的方法及装置
RU161230U1 (ru) Устройство для калибровки акустического блока колесного ультразвукового зонда
CN109374753A (zh) 探轮测试装置、测试系统和测试方法
CN112484836B (zh) 一种超声探头装置及工件声速测量方法
CN209471081U (zh) 一种表面波和板波声速的非接触式测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120620