CN104049039B - 128通道超声相控阵探头扫查装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声相控阵无损检测领域，尤其涉及128通道超声相控阵探头扫查装置。本发明128通道超声相控阵探头扫查装置包括手柄、后架组件、前架组件、中架组件、编码器组件和相控阵探头。所述手柄后端连接后架组件，手柄前端连接前架组件，前架组件下端通过两个滑动螺钉安装有探头夹，相控阵探头通过调节螺钉安装在探头夹上，中架组件通过两个紧固螺钉装在前架组件上，编码器组件安装在中架组件一侧中架内侧。本发明128通道超声相控阵探头扫查装置所用材料结构简单，制作成本低，采用模块化结构，体积小，拆装方便，便于检测人员携带，可有效提高检测效率和精度。

Description

128通道超声相控阵探头扫查装置

技术领域：

本发明属于超声相控阵无损检测技术，尤其涉及一种128通道超声相控阵探头扫查装置。

背景技术：

近年来，各种先进复合材料被大量用于航空工业领域，复合材料质量的优劣直接影响着航空工业的发展，因此针对复合材料缺陷的无损检测显得极为重要。超声相控阵检测技术在检测先进复合材料缺陷方面具有十分突出的作用，超声相控阵技术采用阵列探头，通过发射电路的有序延时激发阵列探头各阵元，产生具有一定相位延时的超声波列，从而形成偏转、聚焦和偏转聚焦合成的声束效果。超声相控阵技术可以不移动探头或尽量少移动探头来扫查厚、大和复杂工件，安全且便于自动化控制，此外在分辨率、信噪比缺陷检出率等方面也有一定优势。

由于复合材料结构件越来越大，安装拆卸难，为了提高原位检测能力，需要多功能小型化检测设备。国外超声相控阵技术发展早，国外技术垄断严重，但是公开的扫查装置大多成本高、安装结构复杂、体积偏大、便携性较差，而国内超声相控阵技术则相对落后，研究成果少，相关产品较少。

发明内容：

本发明的目的在于：针对上述背景技术问题，提供一种低成本、装拆简便、结构简单、便携的128通道超声相控阵探头扫查装置，有效提高检测人员的检测效率和精度。

本发明的技术解决方案是：一种128通道超声相控阵探头扫查装置，其包括手柄、后架组件、前架组件、中架组件、编码器组件和相控阵探头，所述手柄和水平线成锐角，手柄后端连接后架组件，手柄前端连接前架组件且所述手柄和所述前架组件成直角，前架组件下端安装有探头夹，相控阵探头安装在探头夹上，中架组件装在前架组件上，编码器组件安装在中架组件一侧中架内侧。

所述前架组件包括前架、探头夹和滑动螺钉，前架下端有竖直导槽，两个滑动螺钉穿过竖直导槽和探头夹紧固，探头夹与滑动螺钉组成整体沿竖直导槽做竖直运动。

探头夹上端外侧和正对探头夹上端外侧的前架内侧分别装有两对永磁片，两对永磁片同极相对呈相互排斥状态，在前架和探头夹相对运动中起阻尼缓冲作用。

正常状态下下永磁片和上永磁片之间的排斥力使两个滑动螺钉处于竖直导槽下端，在检测过程中前架受力下压使两个滑动螺钉滑动至竖直导槽上端，下永磁片和上永磁片相互靠近，排斥力增加使探头夹带动相控阵探头和被检测工件表面良好耦合。

所述后架组件包括两个后架、两个后滚轮和后滚轮轴，其中，两个后架分别呈Z字型对称，后滚轮轴穿过后架与两个后滚轮相连。

所述中架组件包括两个中架、两个前滚轮和前滚轮轴，其特征在于，两个中架呈Z字型对称，前滚轮轴分别穿过所述编码器盒组件和中架与两个前滚轮相连。

所述编码器组件包括编码器盒、编码器、上同步轮、下同步轮和同步带，其中，编码器盒上半部分为半圆形，编码器盒下半部分为长方体，编码器盒安装在中架组件的中架内侧，编码器安装在编码器盒外侧，编码器旋转轴在编码器盒内，上同步轮安装在编码器旋转轴上，下同步轮安装在前滚轮轴上，同步带紧绕上下同步轮。

所述手柄采用橡胶和不锈钢合成，前架、后架、编码器盒和探头夹均为不锈钢钣金件。

本发明的有益效果是：所述128通道超声相控阵探头扫查装置所用材料结构简单，制作成本低，采用模块化结构，体积小，拆装方便，便于检测人员携带，可有效提高检测效率和精度。

附图说明：

图1是本发明的实施例结构示意图；

图2是本发明的前视图；

图3是本发明所述探头夹安装示意图；

图4是本发明编码器组件剖面示意图；

图中：1手柄、2后架组件、3前架组件、4中架组件、5编码器组件、6相控阵探头、11紧固螺钉、12紧固螺钉、21后架、22后滚轮、23后滚轮轴、31前架、32滑动螺钉、33探头夹、34调节螺钉、35竖直导槽、36下永磁片、37上永磁片、41中架、42前滚轮、43前滚轮轴、51编码器盒、52编码器、53上同步轮、54下同步轮、55同步带、56编码器旋转轴。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：

如图1所示是128通道超声相控阵探头扫查装置结构示意图。本发明128通道超声相控阵探头扫查装置包括手柄1、后架组件2、前架组件3、中架组件4、编码器组件5和相控阵探头6。其中，手柄1后端通过两个紧固螺钉11安装在后架组件2的后架21上，手柄1前端通过两个紧固螺钉12安装在前架组件3的前架31上，前架组件3下端通过滑动螺钉32安装有探头夹33，相控阵探头6通过调节螺钉34安装在探头夹33上。所述中架组件4通过两个紧固螺钉44装在前架31上，编码器组件5安装在中架组件4的中架41内侧。

如图2所示，手柄1和前架组件3呈直角连接，手柄1、后架组件2和前架组件3组成一个直角三角形，检测过程中施加向下垂直于手柄1的力，该力分解为水平向前和竖直向下的力分别作用在前滚轮42、后滚轮22和相控阵探头6上，使相控阵探头6和检测工件表面有效耦合。此外手柄1采用橡胶和不锈钢合成，前架31、后架21、编码器盒51和探头夹33均为不锈钢钣金件，使本发明扫查装置轻便且满足强度要求。

如图3所示探头夹安装示意图，前架组件3的前架31下端有一竖直导槽35，两个滑动螺钉32穿过竖直导槽35和探头夹33紧固，探头夹33和两个滑动螺钉32组成整体可沿竖直导槽35做竖直运动，探头夹33上端外侧装有下永磁片36，前架31内侧正对探头夹33部分装有上永磁片37，下永磁片36和上永磁片37正对的两面极性相同。正常状态下下永磁片36和上永磁片37之间的排斥力使两个滑动螺钉32处于竖直导槽35下端，在检测过程中前架31受力下压使两个滑动螺钉32滑动至竖直导槽35上端，下永磁片36和上永磁片37相互靠近，排斥力增加使探头夹33带动相控阵探头6和被检测工件表面良好耦合，此外下永磁片36和上永磁片37间的排斥力在前架31和探头夹33之间起到阻尼缓冲作用。

如图4所示编码器组件5，包括编码器盒51、编码器52、上同步轮53、下同步轮54和同步带55。其中，编码器盒51上半部分为半圆形，编码器盒下半部分为长方体，编码器盒51安装在中架组件4的中架41内侧，编码器52装在编码器盒51外侧，上同步轮53在编码器盒51内部与编码器旋转轴56共轴，下同步轮54在编码器盒51内部与前轮轴43同轴并紧固，同步带55紧绕上同步轮53和下同步轮54。检测过程中前滚轮42带动前滚轮轴43，进而带动下同步轮54，在同步带55作用下带动上同步轮53，从而带动编码器旋转轴56，使编码器52完成有效定位。

下面结合附图整体介绍本发明的工作过程以及所具有的技术效果：

在检测过程中，手柄1受到的垂直压力分解为垂直于被检测工件表面的垂直力和沿检测方向的前向力：其中垂直力分别作用在后架组件2、前架组件3和中架组件4上，使得后滚轮22和前滚轮42与工件表面紧密接触，同时随着前架31和探头夹33之间的距离减少，探头夹33在永磁片36、37排斥力的作用下带动相控阵探头6和工件表面弹性耦合；其中前向力作用在后滚轮22和前滚轮42上，带动相控阵探头6沿工件表面移动进行检测，编码器52在同步带55作用下随着前滚轮轴43转动完成定位。

本发明128通道超声相控阵探头扫查装置可进行快速超声相控阵扫查，并提供同步定位信息，探头夹33和前架31之间的缓冲装置可保证相控阵探头6和工件表面有效接触，同时可有效保护相控阵探头6不因下压力过大而损坏。

Claims (8)

1.一种128通道超声相控阵探头扫查装置，其特征在于，包括手柄、后架组件、前架组件、中架组件、编码器组件和相控阵探头，所述手柄和水平线成锐角，手柄后端连接后架组件，手柄前端连接前架组件且所述手柄和所述前架组件成直角，前架组件下端安装有探头夹，相控阵探头安装在探头夹上，中架组件装在前架组件上，编码器组件安装在中架组件一侧中架内侧。

2.根据权利要求1所述128通道超声相控阵探头扫查装置，其特征在于，所述前架组件包括前架、探头夹和滑动螺钉，前架下端有竖直导槽，两个滑动螺钉穿过竖直导槽和探头夹紧固，探头夹与滑动螺钉组成整体沿竖直导槽做竖直运动。

3.根据权利要求2所述128通道超声相控阵探头扫查装置，其特征在于，探头夹上端外侧和正对探头夹上端外侧的前架内侧分别装有两对永磁片，两对永磁片同极相对呈相互排斥状态，在前架和探头夹相对运动中起阻尼缓冲作用。

4.根据权利要求3所述128通道超声相控阵探头扫查装置，其特征在于，正常状态下下永磁片和上永磁片之间的排斥力使两个滑动螺钉处于竖直导槽下端，在检测过程中前架受力下压使两个滑动螺钉滑动至竖直导槽上端，下永磁片和上永磁片相互靠近，排斥力增加使探头夹带动相控阵探头和检测工件表面良好耦合。

5.根据权利要求1至4任一项所述128通道超声相控阵探头扫查装置，其特征在于，所述后架组件包括两个后架、两个后滚轮和后滚轮轴，其中，两个后架分别呈Z字型对称，后滚轮轴穿过后架与两个后滚轮相连。

6.根据权利要求5所述128通道超声相控阵探头扫查装置，其特征在于，所述中架组件包括两个中架、两个前滚轮和前滚轮轴，其特征在于，两个中架呈Z字型对称，前滚轮轴分别穿过所述编码器组件和中架与两个前滚轮相连。

7.根据权利要求6所述128通道超声相控阵探头扫查装置，其特征在于，所述编码器组件包括编码器盒、编码器、上同步轮、下同步轮和同步带，其中，编码器盒上半部分为半圆形，编码器盒下半部分为长方体，编码器盒安装在中架组件的中架内侧，编码器安装在编码器盒外侧，编码器旋转轴在编码器盒内，上同步轮安装在编码器旋转轴上，下同步轮安装在前滚轮轴上，同步带紧绕上下同步轮。

8.根据权利要求7所述128通道超声相控阵探头扫查装置，其特征在于，所述手柄采用橡胶和不锈钢合成，前架、后架、编码器盒和探头夹均为不锈钢钣金件。