CN108724565B - 一种超薄超声探头的浇注组装工艺 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种超薄超声探头的浇注组装工艺，所述工艺包括：将具有预设高度的圆管放置在水平面板上；将压电晶片和第一导线放置到圆管管内，保持第一导线与第一面接触，在第一面和水平面板之间设置替代材料层；保持第二导线和压电晶片的第二面接触，将含有钨粉的液态环氧树脂填满所述压电晶片的第二面到圆管的第一端的空间，将液态环氧树脂固化，得到背衬层；将圆管倒置在水平面板上，取出替代材料层；保持第一导线与第一面接触，将含有氧化铝粉的液态环氧树脂填满第一面到圆管的第二端的空间，将液态环氧树脂固化，得到匹配层。利用本申请实施例，可以制造出能插入到间隙较小的核燃料棒之间的超声探头，实现对间距较小的核燃料棒的超声检测。

Description

一种超薄超声探头的浇注组装工艺

技术领域

本申请涉及核技术领域，特别涉及一种超薄超声探头的浇注组装工艺。

背景技术

核电站燃料组件长期运行在高温高压的环境下，核燃料棒包壳不可避免地会产生裂缝、磨损、孔洞等缺陷，这些缺陷会导致反应堆冷却剂(水)经破口进入燃料棒包壳内，引起放射性物质外泄。如果这些组件不进行处理，鉴于运行安全的考虑将不允许回堆复用，燃料组件只运转一个循环，将直接引起资产损失并增加后续的乏燃料处理费用，因此必须检测出燃料组件中的破损棒以进一步修复燃料组件。

超声检测法是检测定位破损燃料棒的常用方法。在对破损燃料棒的超声检测中，其主要工作原理是通过把超声探头插入燃料组件各行燃料棒之间的空隙中，并向燃料棒发射超声波，反射波的波幅将会受到包壳缺陷或燃料棒内水的影响，根据反射波的波形即可确定燃料棒是否破损。

但是，现有技术中，利用超声检测法进行检测时，需要将超声探头插入核燃料棒之间的空隙中进行检验，而反应堆的核燃料棒的棒与棒之间的最小间距可达1.6毫米。因此，对于间隙小的核燃料棒，想要准确获取核燃料棒的破损情况，就需要厚度低于1.6毫米甚至更小的超声探头，而现有技术中缺乏制造厚度这么小的超声探头的方法。

现有技术中至少存在如下问题：对于棒与棒之间间隙较小的核燃料棒，就需要厚度低于1.6毫米甚至更小的超声探头，而现有技术中缺乏制造厚度这么小的超声探头的方法。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种超薄超声探头的浇注组装工艺，以制造出可以插入到间隙较小的核燃料棒之间的超声探头，实现对间距较小的核燃料棒的超声检测。

本申请实施例提供一种超薄超声探头的浇注组装工艺是这样实现的：

一种超薄超声探头的浇注组装工艺，所述超声探头至少包括压电晶片、背衬层、匹配层，所述工艺包括：

将具有预设高度的圆管放置在水平面板上，所述圆管的内径与所述压电晶片的直径相匹配；

将所述压电晶片和第一导线放置到所述圆管管内，所述压电晶片的第一面朝向所述水平面板，保持所述第一导线与所述第一面接触，在所述第一面和所述水平面板之间设置具有预设厚度的替代材料层；

保持第二导线和所述压电晶片的第二面接触，将含有钨粉的液态环氧树脂填满所述压电晶片的第二面到所述圆管的第一端的空间，将所述含有钨粉的液态环氧树脂固化，得到所述背衬层；

将所述圆管倒置在所述水平面板上，所述倒置前后保持所述压电晶片和所述匹配层相对所述圆管固定，取出所述替代材料层；

保持所述第一导线与所述第一面接触，将含有氧化铝粉的液态环氧树脂填满所述第一面到所述圆管的第二端的空间，将所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂固化，得到所述匹配层。

优选实施例中，所述替代材料层的厚度与所述匹配层的预设厚度相等，所述匹配层的预设厚度通过计算得到，所述替代材料层包括但不限于塑料片、塑料胶带。

优选实施例中，所述水平面板包括但不限于玻璃板。

优选实施例中，所述第一导线和所述第一导线是从同轴电缆中剥离出的两根导线。

优选实施例中，所述圆管包括但不限于铜质圆管。

优选实施例中，所述工艺还包括：将所述匹配层的表面和所述背衬层的表面打磨平整。

优选实施例中，所述将所述含有钨粉的液态环氧树脂固化，包括：

对所述含有钨粉的液态环氧树脂进行抽真空处理后，使所述含有钨粉的液态环氧树脂在室温下静置预定时间，使所述含有钨粉的液态环氧树脂固化。

优选实施例中，所述将所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂固化，包括：

对所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂进行抽真空处理后，使所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂在室温下静置预定时间，使所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂固化。

优选实施例中，所述超声探头包括用于检测核燃料棒的破损情况。

一种超声探头，包括采用上述各优选实施例中所述工艺制造得到，所述超声探头包括用于检测核燃料棒的破损情况。

利用本申请实施例提供的一种超薄超声探头的浇注组装工艺，可以利用预设高度确定的圆管，准确标定所述超声探头的厚度。利用所述替代材料层可以将所述匹配层的厚度预留下来，利用在所述圆管内浇注的方式，就可以同时保证匹配层和背衬层的厚度的准确性。这样就可以制造出厚度更小同时厚度的准确度更高的超声探头。利用本申请实施例提供的一种超声探头，可以实现棒与棒之间间隙较小的核燃料棒的超声检测，提高超声检测的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例提供的一种超薄超声探头的浇注组装工艺的方法流程示意图；

图2是本申请一个实施例提供的一种超声探头的在一个制造流程中的结构示意图；

图3是本申请一个实施例提供的一种超声探头的在另一个制造流程中的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种超薄超声探头的浇注组装工艺。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1是本申请所述一种超薄超声探头的浇注组装工艺一种实施例的方法流程示意图。虽然本申请提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述工艺或装置中可以包括更多或者更少的操作步骤或模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序或装置的模块结构不限于本申请实施例或附图所示的执行顺序或模块结构。

具体的，如图1所述，本申请提供的一种至少包括压电晶片、背衬层、匹配层的超薄超声探头的浇筑组装工艺的一种实施例可以包括：

S1：将具有预设高度的圆管放置在水平面板上，所述圆管的内径与所述压电晶片的直径相匹配。

其中，所述预设高度的确定，本申请不作限定，实施人员可以根据实际的核燃料棒之间的间隙确定所述预设高度，可以以所述预设高度应小于核燃料棒之间最小间距为标准，确定所述预设高度。本申请一个实施例中，由于核燃料棒的最小间距是1.6毫米，所述预设高度可以设置为1.5毫米或者1.2毫米等，当然，具体的，本申请其他实施例中，也可以将所述预设高度确定为小于1.6毫米的其他厚度。

其中，所述相匹配理论上可以是相等，当然，具体实施例中，只要所述压电晶片可以卡在所述圆管中即可。

S2：将所述压电晶片和第一导线放置到所述圆管管内，所述压电晶片的第一面朝向所述水平面板，保持所述第一导线与所述第一面接触，在所述第一面和所述水平面板之间设置具有预设厚度的替代材料层。

本例中，所述替代材料层的厚度与所述匹配层的预设厚度相等，所述匹配层的预设厚度通过计算得到，所述替代材料层包括但不限于塑料片、塑料胶带。

其中，所述替代材料层一般可以选择塑料薄片或者透明塑料胶带等。所述预设厚度应当与所述匹配层的预设厚度相等或者近似，所述匹配层的最佳厚度可以根据实际情况计算得到。具体的，所述匹配层的最佳厚度是声波波长的四分之一。

本申请一个实例中，计算得到所述匹配层的最佳厚度为0.7毫米，所述替代材料层的预设厚度就可以选择0.7毫米或者接近0.7毫米，每层透明胶带的厚度为0.34毫米，这样就可以选择两层透明胶带做为替代材料层。当然，具体的，所述匹配层的预设厚度，所述替代材料层的种类、材质、预设厚度，本申请不作限定，实施人员可以根据实际参数，根据上述公式计算所述最佳厚度，再自行根据实际情况确定替代材料层的材质以及预设厚度。

S3：保持第二导线和所述压电晶片的第二面接触，将含有钨粉的液态环氧树脂填满所述压电晶片的第二面到所述圆管的第一端的空间，将所述含有钨粉的液态环氧树脂固化，得到所述背衬层。

本例中，所述将所述含有钨粉的液态环氧树脂固化，可以包括：

对所述含有钨粉的液态环氧树脂进行抽真空处理后，使所述含有钨粉的液态环氧树脂在室温下静置预定时间，使所述含有钨粉的液态环氧树脂固化。

其中，所述预定时间本申请不作限定，实施人员可以根据实际情况确定所述预定时间，比如，可以设置为24小时。具体的，以所述液态环氧树脂充分固化为标准。

图2是本申请一个实施例提供的一种超声探头在浇注所述含有钨粉的液态环氧树脂之前的结构示意图。如图2所示，所述圆管1可以采用不锈钢材质或者铜材质，或者其他金属材质，放置在所述水平面板2上，所述水平面板2可以是玻璃板或者陶瓷板等，所述替代材料层3设置在所述压电晶片4的下方，与所述水平面板2贴合，预留出匹配层的厚度。将所述第二导线5保持与所述压电晶片4的上表面也就是第二面接触，就可以进行所述含有钨粉的液态环氧树脂的填充了。

图3是填充了所述含有钨粉的液态环氧树脂之后的所述超声探头的结构示意图。如图3所述，所述固化后的液态环氧树脂也就是背衬层6的上表面与所述圆管1的上边缘平齐，这样就可以得到具有准确厚度的所述背衬层6。

S4：将所述圆管倒置在所述水平面板上，所述倒置前后保持所述压电晶片和所述匹配层相对所述圆管固定，取出所述替代材料层。

其中，取出所述替代材料层和将所述圆管倒置的先后顺序，本申请并不限定。

S5：保持第一导线与所述第一面接触，将含有氧化铝粉的液态环氧树脂填满所述第一面到所述圆管的第二端的空间，将所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂固化，得到所述匹配层。

本例中，所述将所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂固化，可以包括：

对所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂进行抽真空处理后，使所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂在室温下静置预定时间，使所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂固化。

其中，所述预定时间本申请不作限定，实施人员可以根据实际情况确定所述预定时间，比如，可以设置为24小时。具体的，以所述液态环氧树脂充分固化为标准。

S6：将所述匹配层的表面和所述背衬层的表面打磨平整。可以将所述匹配层的表面和所述背衬层的表面分别打磨到与所述圆管的两端边缘平齐。

本申请一个实施例中，所述第一导线和所述第一导线可以是从同轴电缆中剥离出的两根导线。

上述各实施例中，所述超声探头可以包括用于检测核燃料棒的破损情况。具体的，就是可以用于检测所述核燃料棒是否破损。

在本申请一些实例中，关于所述背衬层的制备工艺还可以包括以下细化的工艺：

首先配置适宜比例的钨粉和环氧树脂，将它们充分混合后放入磁力加热搅拌器上搅拌，然后抽真空处理之后按照相应的比例加入环氧树脂B组分，即固化剂，轻微搅拌后倒入成型模具中，再同模具一起放入电热恒温干燥箱中加热固化成型，使用加热固化可以减少其固化时间，从而减轻环氧树脂中钨粉的沉底聚集现象。制作完成后用240号耐水砂纸打磨其上下表面，尽量使得所得匹配层样品厚度均匀，表面光滑。背衬层样品材料制作完成。

其中，所述钨粉的质量分数可以调整，所述钨粉的质量分数直接影响所述背衬层的声学性能，实施人员可以根据实际需要调整所述钨粉的质量分数。

在本申请一些实例中，关于所述匹配层的制备工艺还可以包括以下细化的工艺：

首先将氧化铝粉末进行预处理，使得氧化铝粉末均匀分散，可以用酒精作为分散剂使所述氧化铝粉分散更均匀，减轻团聚现象。然后将其与固定比例的环氧树脂A组分充分混合加热搅拌，使溶液中发的酒精充分挥发，同时去除混合溶液中的溶解的气体。搅拌完成后倒入成型模具中抽真空处理，抽真空的目的是尽量去除环氧树脂中溶解的空气，同时也能帮助残余酒精挥发。之后从真空泵内取出氧化铝粉末与环氧树脂混合物，按照相应的比例加入环氧树脂B组分，即固化剂，加入后用玻璃棒轻微搅拌后倒入成型模具中，加热固化。之所以在抽真空后再加入固化剂是因为先加固化剂会导致氧化铝粉末混合物在抽真空时固化，不利于抽出内部空气，且固化后无法倒入模具中。制作完成后用240号耐水砂纸打磨其上下表面，尽量使得所得匹配层样品厚度均匀，表面光滑。匹配层样品材料制作完成。

其中，所述氧化铝粉的质量分数可以调整，所述氧化铝粉的质量分数直接影响所述匹配层的声学性能，实施人员可以根据实际需要调整所述氧化铝粉的质量分数。

本申请一个实例中，所述超声探头的制造工艺还可以包括以下细化的工艺：

首先使用厚度与匹配层厚度接近的现有材料（一般使用薄塑料片或者透明胶带）来代替超声探头的声学匹配层。使用显微镜，将同轴电缆中的两根导线剥离出来。将同轴电缆中剥离的一个导线用双层胶带粘在压电晶片的一面，然后将其固定在不锈钢管外壳内，然后将钢管外壳固定在玻璃板上。调整同轴电缆的另一个导线，使其与压电晶片的另一面接触。采用前文所描述的背衬层制备方法，制备含相应质量分数钨粉的背衬材料，抽完真空后，将其浇注在铜管外壳内，使其上表面与铜管边缘平齐。将玻璃板放置在室温下静置24h，使环氧树脂完全固化，超声探头的背衬层便制备完成，并且完成背衬层的组装。

背衬层完全固化后，将铜管外壳从玻璃板上取下，取下钢管前面的代替匹配层的材料。同背衬层组装类似，将导线与压电晶片接触，然后再浇注抽完真空后含相应质量分数氧化铝的匹配层，放置在室温下静置24h，最后，将探头打磨平整，超薄超声探头的便完成了一次成型并组装完成。

本申请实施例还提供一种超声探头，所述超声探头可以用于对核燃料棒进行破损检测，所述超声探头可以采用上述各实施例提供的制造方法制造得到。

利用上述各实施例提供的一种超薄超声探头的浇注组装工艺的实施方式，可以利用预设高度确定的圆管，准确标定所述超声探头的厚度。利用所述替代材料层可以将所述匹配层的厚度预留下来，利用在所述圆管内浇注的方式，就可以同时保证匹配层和背衬层的厚度的准确性。这样就可以制造出厚度更小同时厚度的准确度更高的超声探头。利用上述各实施例提供的一种超声探头，可以实现棒与棒之间间隙较小的核燃料棒的超声检测，提高超声检测的准确度。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (10)

1.一种超薄超声探头的浇注组装工艺，其特征在于，所述超声探头至少包括压电晶片、背衬层、匹配层，所述工艺包括：

将具有预设高度的圆管放置在水平面板上，所述圆管的内径与所述压电晶片的直径相匹配；

将所述压电晶片和第一导线放置到所述圆管管内，所述压电晶片的第一面朝向所述水平面板，保持所述第一导线与所述第一面接触，在所述第一面和所述水平面板之间设置具有预设厚度的替代材料层；

保持第二导线和所述压电晶片的第二面接触，将含有钨粉的液态环氧树脂填满所述压电晶片的第二面到所述圆管的第一端的空间，将所述含有钨粉的液态环氧树脂固化，得到所述背衬层；

将所述圆管倒置在所述水平面板上，所述倒置前后保持所述压电晶片和所述匹配层相对所述圆管固定，取出所述替代材料层；

保持所述第一导线与所述第一面接触，将含有氧化铝粉的液态环氧树脂填满所述第一面到所述圆管的第二端的空间，将所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂固化，得到所述匹配层。

2.如权利要求1所述的一种超薄超声探头的浇注组装工艺，其特征在于，所述替代材料层的厚度与所述匹配层的预设厚度相等，所述匹配层的预设厚度通过计算得到，所述替代材料层包括但不限于塑料片、塑料胶带。

3.如权利要求1所述的一种超薄超声探头的浇注组装工艺，其特征在于，所述水平面板包括但不限于玻璃板。

4.如权利要求1所述的一种超薄超声探头的浇注组装工艺，其特征在于，所述第一导线和所述第二导线是从同轴电缆中剥离出的两根导线。

5.如权利要求1所述的一种超薄超声探头的浇注组装工艺，其特征在于，所述圆管包括但不限于铜质圆管。

6.如权利要求1所述的一种超薄超声探头的浇注组装工艺，其特征在于，所述工艺还包括：将所述匹配层的表面和所述背衬层的表面打磨平整。

7.如权利要求1所述的一种超薄超声探头的浇注组装工艺，其特征在于，所述将所述含有钨粉的液态环氧树脂固化，包括：

对所述含有钨粉的液态环氧树脂进行抽真空处理后，使所述含有钨粉的液态环氧树脂在室温下静置预定时间，使所述含有钨粉的液态环氧树脂固化。

8.如权利要求1所述的一种超薄超声探头的浇注组装工艺，其特征在于，所述将所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂固化，包括：

对所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂进行抽真空处理后，使所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂在室温下静置预定时间，使所述含有氧化铝粉的液态环氧树脂固化。

9.如权利要求1所述的一种超薄超声探头的浇注组装工艺，其特征在于，所述超声探头包括用于检测核燃料棒的破损情况。

10.一种超声探头，其特征在于，所述超声探头包括采用如权利要求1至9中任意一项所述工艺制造得到，所述超声探头包括用于检测核燃料棒的破损情况。

Images