CN103926327A - 用于管道内壁探伤的接触式单晶直探头 - Google Patents
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Abstract
一种用于管道内壁探伤的接触式单晶直探头，包括外壳、同轴电缆、楔块、阻尼块、压电晶片和声阻抗匹配层；所述的同轴电缆镶嵌在外壳上，所述的楔块安装在外壳的下端部，所述的楔块为两层贴合结构，由上至下依次为第一导声层、第二导声层，所述的第二导声层上表面和下表面均为圆弧凹槽形状，所述的第一导声层上表面为平面、其下表面形状与第二导声层上表面相匹配；所述第一导声层上由下至上依次贴合有声阻抗匹配层、压电晶片和阻尼块。本申请中将楔块设置为两层贴合结构，利用材料声速的不同，这样探头能够有效的对声波进行折射，从而改变楔块底部圆弧凹槽发出的超声波的方向及范围，改变原本发散状态的波束甚至改变为平行状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于管道内壁探伤的接触式单晶直探头。
背景技术
对于建筑材料及金属管道来说，长时间的在特殊环境或条件下使用后容易出现材料内部的损伤。目前对于材料内部损伤检测时通过超声波来实现的，较常见的是由超声波探头和显示设备组成，二者之间通过同轴电缆传递信号。其中超声波探头的结构是：主要由外壳、楔块和压电晶片组成，楔块安装在外壳的下端部，该楔块上端凸起的一侧斜面表面固装压电晶片，在压电晶片上套装有阻尼块，压电晶片通过电缆与同轴电缆连接，在外壳内剩余的空间内填充吸声材料，上述楔块为有机玻璃材料制成，在实际使用时，楔块的下端面为平板式，对具有较大表面积且较平坦的部件进行内部探伤时非常方便，但对于表面积较小、外缘曲率较高的管道来说，上述带有平板式楔块结构的超声波探头就非常不方便了，而且由于二者接触不是很紧密，检测的结果容易出现误差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中超声波探头难以探测钢管损伤的不足，提供一种用于管道内壁探伤的接触式单晶直探头。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于管道内壁探伤的接触式单晶直探头，包括外壳、同轴电缆、楔块、阻尼块、压电晶片和声阻抗匹配层；所述的同轴电缆镶嵌在外壳上，所述的楔块安装在外壳的下端部，所述的楔块为两层贴合结构，由上至下依次为第一导声层、第二导声层，所述的第二导声层上表面和下表面均为圆弧凹槽形状，所述的第一导声层上表面为平面、其下表面形状与第二导声层上表面相匹配；所述第一导声层上由下至上依次贴合有声阻抗匹配层、压电晶片和阻尼块，同轴电缆的芯线和地线分别通过导线与压电晶片上边面和下表面上的导电镀层相连接。
若直接将现有技术中的平板式探头底部楔块改为圆弧凹槽形状，则会出现超声波呈发散状，对探伤非常不利，本申请中将楔块设置为两层贴合结构，，利用材料声速的不同，这样探头能够有效的对声波进行折射，从而改变楔块底部圆弧凹槽发出的超声波的方向及范围，改变原本发散状态的波束甚至改变为平行状态。
进一步地，所述的外壳内填充有吸声材料，吸声材料能够吸收往上传播的超声，防止对检测造成干扰，提高了探头分辨率。
进一步地，所述的探头还具有匹配电感，所述的匹配电感与压电晶片并联，以调整超声波的波形，提高灵敏度带宽。
作为优选，所述的第一导声层为有机玻璃和第二导声层为聚砜，聚砜与有机玻璃的声阻相近，且声速不同能够有效的对声波进行折射。
作为优选，所述的第二导声层底部圆弧凸起的曲率半径为72mm，根据实际使用需要，来确定曲率半径，使探头适用于常用的不同管径的钢管。
本发明的有益效果是，若直接将现有技术中的平板式探头底部楔块改为圆弧凹槽状，则会出现超声波呈发散状，对探伤非常不利，本申请中将楔块设置为两层贴合结构，利用材料声速的不同，这样探头能够有效的对声波进行折射，从而改变楔块底部圆弧凹槽发出的超声波的方向及范围，改变原本发散状态的波束甚至改变为平行状态。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1楔块底部为圆弧凹槽的超声探头结构示意图；
图2是实施例1超声探头结构示意图；
图3为实施例2超声探头结构示意图；
图4为实施例3超声波探头结构示意图；
图中：1.外壳，2.同轴电缆，3.第一导声层，4.第二导声层，5.阻尼块，6.压电晶片，7.声阻抗匹配层，8.导线，9.吸声材料，10.匹配电感。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图2所示，一种用于管道内壁探伤的接触式单晶直探头，包括外壳1、同轴电缆2、楔块、阻尼块3、压电晶片4和声阻抗匹配层7；所述的同轴电缆2镶嵌在外壳1上，所述的楔块安装在外壳1的下端部，所述的楔块为两层贴合结构，由上至下依次为第一导声层3、第二导声层4，所述的第二导声层4上表面和下表面均为圆弧凹槽形状，所述的第一导声层3上表面为平面、其下表面形状与第二导声层4上表面相匹配；所述第一导声层3上由下至上依次贴合有声阻抗匹配层7、压电晶片6和阻尼块5，同轴电缆2的芯线和地线分别通过导线8与压电晶片6上边面和下表面上的导电镀层相连接。
所述的第一导声层3为有机玻璃，第二导声层4为聚砜，聚砜与有机玻璃的声阻相近且声速不同，能够有效的对声波进行折射。根据实际使用需要，来确定曲率半径，使探头尽量适用于常用的不同管径的钢管，所述的第二导声层4底部圆弧凸起的曲率半径为72mm。
如图1所示，若直接将现有技术中的平板式探头底部楔块改为圆弧凹槽状，则会出现超声波呈发散状，对探伤非常不利，本申请中将楔块设置为两层贴合结构，利用材料声速的不同，这样探头能够有效的对声波进行折射，从而改变楔块底部圆弧凹槽发出的超声波的方向及范围，改变原本发散状态的波束甚至改变为平行状态。
实施例2
如图3所示，作为实施例1的进一步改进，所述的外壳1内填充有吸声材料9，吸声材料9能够吸收往上传播的超声波，防止对检测造成干扰，提高了探头分辨率。
实施例3
如图4所示，作为实施例1的进一步改进，所述的探头还具有匹配电感10，所述的匹配电感10与压电晶片6并联，以调整超声波的波形，提高灵敏度带宽。
Claims (4)
1.一种用于管道内壁探伤的接触式单晶直探头，其特征在于：包括外壳(1)、同轴电缆(2)、楔块、阻尼块(3)、压电晶片(4)和声阻抗匹配层(7)；所述的同轴电缆(2)镶嵌在外壳(1)上，所述的楔块安装在外壳(1)的下端部，所述的楔块为两层贴合结构，由上至下依次为第一导声层(3)、第二导声层(4)，所述的第二导声层(4)上表面和下表面均为圆弧凹槽形状，所述的第一导声层(3)上表面为平面、其下表面形状与第二导声层(4)上表面相匹配；所述第一导声层(3)上由下至上依次贴合有声阻抗匹配层(7)、压电晶片(6)和阻尼块(5)，同轴电缆(2)的芯线和地线分别通过导线(8)与压电晶片(6)上边面和下表面上的导电镀层相连接；所述的第一导声层(3)为有机玻璃，第二导声层(4)为聚砜。
2.根据权利要求1所述的用于管道内壁探伤的接触式单晶直探头，其特征在于：所述的外壳(1)内填充有吸声材料(9)。
3.根据权利要求1所述的用于管道内壁探伤的接触式单晶直探头，其特征在于：所述的探头还具有匹配电感(10)，所述的匹配电感(10)与压电晶片(6)并联。
4.根据权利要求1所述的用于管道内壁探伤的接触式单晶直探头，其特征在于：所述的第二导声层(4)底部圆弧凸起的曲率半径为72mm。
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Publications (1)
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