CN103487512A

CN103487512A - 超声波探头加压固定装置

Info

Publication number: CN103487512A
Application number: CN201310413376.0A
Authority: CN
Inventors: 闫治国; 朱昀正; 陈庆; 沈奕; 周帅
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-11
Also published as: CN103487512B

Abstract

本发明提供一种超声波探头加压固定装置，该装置中的第一夹压结构包括互相垂直的第一压力臂和第一导向臂，第一导向臂的一端与第一压力臂的上端固定连接，另一端设有外螺纹且开设有导向槽；第二夹压结构包括互相垂直的第二压力臂和第二导向臂，第二导向臂的一端与第二压力臂的上端固定连接，另一端与第一导向臂的导向槽滑动配合；第一压力臂和第二压力臂的下端都设有探头卡槽；控制螺母与第一导向臂的外螺纹相配合，面向第二压力臂的端面上设置有限位结构，限位结构上卡设有可相对于控制螺母转动的滑环；拉簧的一端固定连接于滑环，另一端固定连接于第二压力臂。该超声波探头加压固定装置可控制对超声波探头的压紧力，减少了人为检测误差。

Description

超声波探头加压固定装置

技术领域

本发明涉及一种固定装置，特别是涉及一种超声波探头加压固定装置。

背景技术

无损检测技术一直都是研究热点，国内外有关无损检测的文献资料中很多都涉及到了超声波检测的方法。超声波检测是一门集传感器、信号处理、模式识别和图像显示等技术于一体的综合技术，在混凝土强度的检测中，超声波检测的应用十分广泛。

超声波检测混凝土强度的原理是：超声波在混凝土中的传播速度与混凝土的弹性性质密切相关，而混凝土弹性性质基本可以反映混凝土强度的大小。具体而言，混凝土相关的弹性参数可以根据声学基础研究得到，其关系式如下：

V_{P} = \sqrt{(\frac{E_{d}}{ρ})} \cdot \sqrt{(\frac{1 - v}{(1 + v) (1 - 2 v)})}

V_{S} = \sqrt{(\frac{E_{d}}{2 ρ (1 + v)})}

V_{R} = (\frac{0.87 + 1.12 v}{1 + v}) \sqrt{(\frac{E_{d}}{2 ρ (1 + v)})}

式中：E_d为混凝土的动弹模量；V_P、V_S、V_R分别为纵波、横波、表面波的声速；ρ为混凝土的密度；ν为泊松比。

目前主要通过超声波检测仪检测超声波在混凝土中的传播速度，进而获得混凝土的强度。超声波检测仪根据给定的检测路径长度以及超声波在被测试件内的传播时间进行超声波声速的计算。以常用的超声波检测仪Pundit lab为例，其操作步骤如下：1.为了消除系统的误差，使用校准棒将Pundit Lab归零，尤其是更改传感器频率或更换电缆后更应如此；2.输入检测路径长度并设置相关系统参数；3.在被测试件上涂抹耦合剂；4.将超声波探头压紧在被测试件上进行检测。

其他类型的超声波检测仪尽管款式有所不同，但是基本的工作原理都相似。在此检测过程中，对超声波探头施加的压紧力不同则会得到不同的检测结果，因而压紧力的控制比较容易引起检测误差。大量的超声波检测实验表明：由于不同的检测人员对超声波探头的压紧力控制不同，对同一试件检测时，不同的检测人员得到的检测结果会存在较大差异；或者即使是同一检测人员对同一试件进行多次检测，由于每次对超声波探头的压紧力控制不同，导致每次得到的检测结果也存在较大差异。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种可控制超声波探头的压紧力，从而减少人为检测误差的超声波探头加压固定装置。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种超声波探头加压固定装置，包括：第一夹压结构、第二夹压结构、控制螺母和拉簧。

第一夹压结构包括互相垂直的第一压力臂和第一导向臂，所述第一导向臂的一端与所述第一压力臂的上端固定连接，第一导向臂的另一端设有外螺纹且开设有导向槽，第一压力臂的下端设有探头卡槽；第二夹压结构包括互相垂直的第二压力臂和第二导向臂，所述第二压力臂与所述第一压力臂相对设置，所述第二导向臂的一端与所述第二压力臂的上端固定连接，第二导向臂的另一端与所述第一导向臂的导向槽滑动配合，第二压力臂的下端也设有探头卡槽；控制螺母与所述第一导向臂的外螺纹相配合，所述控制螺母面向所述第二压力臂的端面上设置有限位结构，所述限位结构上卡设有可相对于控制螺母转动的滑环；拉簧的一端固定连接于所述滑环，另一端固定连接于所述第二压力臂。

优选地，所述探头卡槽内开设有导线引孔。

优选地，还包括位移计，一端固定连接于所述滑环，另一端固定连接于所述第二压力臂。

优选地，所述限位结构为多个在所述控制螺母的端面上沿圆周均布的限位钩。

优选地，所述限位结构为与所述控制螺母共轴线的环状限位槽。

优选地，所述拉簧套设在所述第二导向臂上。

优选地，所述第一压力臂和第二压力臂上设置有刻度线和可沿所述刻度线滑动的限位指示器。

如上所述，本发明的超声波探头加压固定装置可以控制并保持每次超声波检测时将超声波探头压紧在试件上的压紧力相同，减少了超声波检测结果因人为控制不当而引起的误差，且结构简单，便于应用。

附图说明

图1显示为本发明的超声波探头加压固定装置的结构示意图。

图2显示为本发明的超声波探头加压固定装置在应用中的示意图。

元件标号说明

1 第一夹压结构

11 第一压力臂

12 第一导向臂

121 外螺纹

122 导向槽

13 探头卡槽

131 导线引孔

14 刻度线

2 第二夹压结构

21 第二压力臂

22 第二导向臂

3 控制螺母

31 限位结构

32 滑环

4 拉簧

5 位移计

6 超声波探头

7 限位指示器

8 试件

9 超声波检测仪

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1和图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

图1和图2所示分别为本发明提供的超声波探头加压固定装置以及该固定装置在应用中的结构示意图，如图1和图2所示，该固定装置主要包括：第一夹压结构1、第二夹压结构2、控制螺母3和拉簧4。

第一夹压结构1包括互相垂直的第一压力臂11和第一导向臂12，第一导向臂12的一端与第一压力臂11的上端固定连接，另一端设有外螺纹121且开设有导向槽122。

第二夹压结构2包括互相垂直的第二压力臂21和第二导向臂22，第二压力臂21与第一压力臂11相对设置，第二导向臂22的一端与第二压力臂21的上端固定连接，另一端与第一导向臂12的导向槽122滑动配合。第二导向臂22端部在第一导向臂12的导向槽122内移动可以调节两个压力臂的间距，并且保证第二压力臂21与第一压力臂11始终保持平行。

第一压力臂11和第二压力臂21的下端都设有探头卡槽13，用于固定超声波探头6，便于将超声波探头6压紧在试件8上。探头卡槽13内开设有导线引孔131。

控制螺母3与第一导向臂12的外螺纹121相配合，控制螺母3面向第二压力臂21的端面上设置有限位结构31，该限位结构31可以是在控制螺母3的端面上沿圆周均布的多个限位钩，也可以是与控制螺母3共轴线的环状限位槽。限位结构31上卡设有可相对于控制螺母3转动的滑环32。

拉簧4的一端固定连接于滑环32，另一端固定连接于第二压力臂21。拉簧4套设在第二导向臂22上。

旋转控制螺母3时，控制螺母3与外螺纹121螺旋传动配合，控制螺母3边转动边沿轴向移动，而滑环32仅产生轴向位移。控制螺母3带动滑环32向第一压力臂11靠近，拉簧4在控制螺母3和滑环32的拉动下产生拉伸变形进而产生对第二压力臂21的拉力，第二压力臂21在拉簧4的拉力作用下也向第一压力臂11靠近，继而将超声波探头6压紧在试件8上。拉簧4的拉力就是将超声波探头6压紧在试件8上的压紧力。假设试验中需要的压紧力为P₀，即拉簧4应产生的拉力为P₀，拉簧4的刚度为K，根据拉伸量Δ₀与拉力P₀之间的关系：Δ₀=P₀/K，为了使压紧力达到P₀，拉簧4的拉伸量应该为Δ₀。

为了使压紧力P₀可控或者拉簧4的拉伸量Δ₀可控，超声波探头加压固定装置还包括位移计5，位移计5的一端固定连接于滑环32，另一端固定连接于第二压力臂21。选定好刚度为K的拉簧4后，通过位移计5的读数可得到拉簧4的拉伸量Δ₀，进而可得到施加在试件8上的压紧力P₀。因此，即使是不同的检测人员检测同一试件8，或者同一检测人员多次检测同一试件8，通过本发明提供的超声波探头加压固定装置都可以保证将超声波探头6压紧在试件8上的压紧力相同。

第一压力臂11和第二压力臂21上设置有刻度线14，还设有可沿刻度线14滑动并可在设定位置处固定的限位指示器7，这样即使试件8的尺寸各不相同，也可以令超声波探头6压紧在试件8上设定的测量位置处。

结合图2，使用本发明提供的超声波探头加压固定装置的步骤如下：

1）将待检测试件8放平，用导线连接超声波探头6和超声波检测仪9；

2）将超声波探头6分别放入第一压力臂11和第二压力臂21下端的探头卡槽13内，导线从探头卡槽13上的导线引孔131中引出；

3）调节限位指示器7，使超声波探头6位于试件8两端面上设定的测量位置处；

4）在试件8上涂抹耦合剂，通过调节第一压力臂11和第二压力臂21的间距使超声波探头6紧密贴合在试件8的两端；

5）旋转控制螺母3，并根据位移计5的读数控制拉簧4拉伸至设定长度，使拉簧4产生设定的拉力，进而对夹压在试件8两端的超声波探头6施加设定的压紧力；

在实际应用中，针对同一试件8，不同的检测人员或在不同的检测过程中仅需将控制螺母3旋进相同的距离或将同一刚度的拉簧4拉伸至相同的长度，即可对夹压在试件8上的超声波探头6施加相同的压紧力。

6）从超声波检测仪9中读取超声波数值，获得在设定的压紧力下的超声波波速。

综上所述，每一次对同一试件进行超声波检测时，本发明提供的超声波探头加压固定装置都可以对夹压在试件上的超声波探头施加相同的压紧力，减少了因人为控制压紧力不当而引起的超声波检测结果误差；通过调节限位指示器的位置可使超声波探头固定在不同尺寸试件的设定位置处，满足了超声波检测中对多种压紧力和多种试件尺寸的要求，而且该固定装置结构简单，便于应用，因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种超声波探头加压固定装置，其特征在于，包括：

第一夹压结构（1），包括互相垂直的第一压力臂（11）和第一导向臂（12），所述第一导向臂（12）的一端与所述第一压力臂（11）的上端固定连接，第一导向臂（12）的另一端设有外螺纹（121）且开设有导向槽（122），第一压力臂（11）的下端设有探头卡槽（13）；

第二夹压结构（2），包括互相垂直的第二压力臂（21）和第二导向臂（22），所述第二压力臂（21）与所述第一压力臂（11）相对设置，所述第二导向臂（22）的一端与所述第二压力臂（21）的上端固定连接，第二导向臂（22）的另一端与所述第一导向臂（12）的导向槽（122）滑动配合，第二压力臂（21）的下端也设有探头卡槽（13）；

控制螺母（3），与所述第一导向臂（12）的外螺纹（121）相配合，所述控制螺母（3）面向所述第二压力臂（21）的端面上设置有限位结构（31），所述限位结构（31）上卡设有可相对于控制螺母（3）转动的滑环（32）；

拉簧（4），一端固定连接于所述滑环（32），另一端固定连接于所述第二压力臂（21）。

2.根据权利要求1所述的超声波探头加压固定装置，其特征在于：所述探头卡槽（13）内开设有导线引孔（131）。

3.根据权利要求1所述的超声波探头加压固定装置，其特征在于：还包括位移计（5），一端固定连接于所述滑环（32），另一端固定连接于所述第二压力臂（21）。

4.根据权利要求1所述的超声波探头加压固定装置，其特征在于：所述限位结构（31）为多个在所述控制螺母（3）的端面上沿圆周均布的限位钩。

5.根据权利要求1所述的超声波探头加压固定装置，其特征在于：所述限位结构（31）为与所述控制螺母（3）共轴线的环状限位槽。

6.根据权利要求1所述的超声波探头加压固定装置，其特征在于：所述拉簧（4）套设在所述第二导向臂（22）上。

7.根据权利要求1所述的超声波探头加压固定装置，其特征在于：所述第一压力臂（11）和第二压力臂（21）上设置有刻度线（14）和可沿所述刻度线（14）滑动的限位指示器（7）。