CN109253795B - 声场和声速测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声场和声速测量装置，它包括平台，平动部，升降部，同步部，同步部包括分别与两个升降同步机构连接块的横向延伸部相固定连接的第三丝杆固定座、安装于两个第三丝杆固定座上的第三丝杆组件和第三导杆，第三丝杆组件包括第三丝杆本体、设于第三丝杆本体上且螺纹反向设置的第三右丝杆螺母和第三左丝杆螺母、固定于第三导杆中部的试件固定块、分别固定套接在第三右丝杆螺母和第三左丝杆螺母上的第三联动块以及分别固定于第三联动块上的测距组件，第三导杆穿设于第三联动块内，第三丝杆固定座分别与第三联动块相固定连接。实现超声波探头声匹配层的声速测试功能的同时，也能实现水浸聚焦探头的声场测试功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声检查设备，特别涉及一种声场和声速测量装置。
背景技术
随着时代的进步和技术的发展，各行各业对产品质量的要求越来越高，超声波无损检测技术作为质量检验及质量保证的有效手段之一，越来越受到各行业质量从业人员的接受和肯定，而作为超声波检测的工具——超声波探头，其性能需进行测试和评估，是为了确保探头在出厂或使用一定时间后参数满足无损检测的需求，也是为了保证超声检验结果的精确性和重现性。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于水浸聚焦超声波换能器所发出超声的声压进行测量，还可用于声学匹配层的声速测量的声场和声速测量装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种声场和声速测量装置，它包括
平台；
平动部，其包括框型支架、设于所述框型支架上的平动丝杆机构，所述框型支架包括相平行且相对设置的第一丝杆固定板和第一丝杆支撑板、固定连接于所述第一丝杆固定板和第一丝杆支撑板之间的左支撑横杆和右支撑横杆，所述平动丝杆机构包括第一丝杆组件、分别设于所述第一丝杆组件两侧的第一导杆、滑动连接于所述第一导杆上的且与所述第一丝杆组件相传动连接的第一联动块，所述平台固定于第一丝杆固定板和第一丝杆支撑板上且盖设于所述平动丝杆机构上方，所述第一联动块的两端部至少具有部分伸出于所述平台外；
升降部，其包括分别固定在所述第一联动块的伸出于所述平台外的两端部上的第二导杆垫块和第二导杆支撑块，第二顶板，分别连接于所述第二顶板与所述第二导杆垫块、所述第二顶板与所述第二导杆支撑块之间的第二导向组件和第二丝杆组件、分别安装于所述第二导向组件和第二丝杆组件上的升降同步机构连接块，所述升降同步机构连接块具有横向延伸部；
同步部，其包括分别与两个所述升降同步机构连接块的横向延伸部相固定连接的第三丝杆固定座、安装于两个所述第三丝杆固定座上的第三丝杆组件和第三导杆，所述第三丝杆组件包括第三丝杆本体、设于所述第三丝杆本体上且螺纹反向设置的第三右丝杆螺母和第三左丝杆螺母、固定于所述第三导杆中部的试件固定块、分别固定套接在所述第三右丝杆螺母和第三左丝杆螺母上的第三联动块以及分别固定于所述第三联动块上的测距组件，所述第三导杆穿设于所述第三联动块内，第三丝杆固定座分别与所述第三联动块相固定连接。
优化的，所述同步部还包括固定于所述试件固定块上的卡接组件，所述卡接组件包括与所述试件固定块固定连接的卡盘连接块、转动连接于所述卡盘连接块内且有部分伸出于所述卡盘连接块外的卡盘连接轴、连接于所述卡盘连接轴上的卡盘和旋钮、固定于所述卡盘连接块上且套设于所述卡盘连接轴上的刻度盘。
优化的，所述测距组件包括分别与所述第三联动块相固定连接的测距仪支架、分别安装在所述测距仪支架上的测距探头。
进一步地，所述测距组件包括还包括分别安装于所述测距仪支架上的测距仪调节块。
优化的，第一丝杆组件、第二丝杆组件、第三丝杆组件的丝杆上分别连接有用于控制丝杆转动的手轮。
优化的，所述第一丝杆组件包括第一丝杆本体、第一丝杆螺母、用于连接所述第一丝杆本体和第一丝杆支撑板的第一丝杆固定座，所述第一丝杆固定座固定安装于所述第一丝杆支撑板上。
优化的，所述第一导杆与所述第一联动块之间、所述第三导杆与所述第三联动块之间均通过直线轴承相滑动连接。
优化的，所述第二丝杆组件包括第二丝杆本体、第二丝杆螺母、固定于所述第二丝杆螺母上的第二丝杆螺母座、固定于所述第二丝杆支撑块上的第二丝杆固定座，所述第二导向组件包括第二导杆本体、套设于所述第二导杆本体上的第二导杆直线轴承、安装于所述第二导杆直线轴承外的第二导杆轴承套以及第二导杆轴承盖。
优化的，所述第三丝杆组件还包括连接于所述第三丝杆固定座与所述第三联动块之间的第三丝杆固定轴承座、设于所述第三丝杆本体两端部且安装于所述第三丝杆固定轴承座内的第三丝杆轴套。
本发明的有益效果在于：实现超声波探头声匹配层的声速测试功能的同时，也能实现水浸聚焦探头的声场测试功能。1.采用双向丝杆实现探头的同步相对运动，保证了探头距声匹配层距离的一致性。2.采用三角卡盘兼顾了圆柱形探头和片状声匹配层的夹持，适用性强。3.既实现了超声波换能器声匹配层声速的测量，同时又实现了水浸聚焦超声波换能器声场的测量。
附图说明
图1是本发明装置底座的结构示意图；
图2是本发明装置上升机构的结构示意图；
图3是本发明装置同步机构的结构示意图；
图4是本发明装置的总体机构示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：
如图4所示，声场和声速测量装置包括平台I-13、平动部I、升降部II以及同步部III。
如图1所示，平动部包括框型支架、设于所述框型支架上的平动丝杆机构，所述框型支架包括相平行且相对设置的第一丝杆固定板I-3和第一丝杆支撑板I-1、固定连接于所述第一丝杆固定板和第一丝杆支撑板之间的左支撑横杆I-2和右支撑横杆I-4，所述平动丝杆机构包括第一丝杆组件、分别设于所述第一丝杆组件两侧的第一导杆I-10、滑动连接于所述第一导杆上的且与所述第一丝杆组件相传动连接的第一联动块I-12，所述平台固定于第一丝杆固定板和第一丝杆支撑板上且盖设于所述平动丝杆机构上方，所述第一联动块I-12的两端部至少具有部分伸出于所述平台外。
所述第一丝杆组件包括第一丝杆本体I-7、第一丝杆螺母I-15、用于连接所述第一丝杆本体和第一丝杆支撑板的第一丝杆固定座I-6，所述第一丝杆固定座固定安装于所述第一丝杆支撑板上。所述第一导杆与所述第一联动块之间、所述第三导杆与所述第三联动块之间均通过直线轴承I-11相滑动连接。
如图2所示，升降部包括分别固定在所述第一联动块的伸出于所述平台外的两端部上的第二导杆垫块II-12和第二导杆支撑块II-11，第二顶板II-1，分别连接于所述第二顶板与所述第二导杆垫块、所述第二顶板与所述第二导杆支撑块之间的第二导向组件和第二丝杆组件、分别安装于所述第二导向组件和第二丝杆组件上的升降同步机构连接块II-14，所述升降同步机构连接块具有横向延伸部，两个所述升降同步机构连接块的横向延伸部分别与第二丝杆螺母座和二导杆轴承套相固定连接；
所述第二丝杆组件包括第二丝杆本体II-4、第二丝杆螺母II-16、固定于所述第二丝杆螺母上的第二丝杆螺母座II-6、固定于所述第二丝杆支撑块上的第二丝杆固定座II-10、固定于所述第二顶板II-1上的第二丝杆支撑座II-3，丝杆转动连接于第二丝杆固定座II-10和第二丝杆支撑座II-3之间，所述第二导向组件包括第二导杆本体II-2、套设于所述第二导杆本体上的第二导杆直线轴承II-7、安装于所述第二导杆直线轴承外的第二导杆轴承套II-8以及第二导杆轴承盖II-9。
如图3所示，同步部包括分别与两个所述升降同步机构连接块的横向延伸部相固定连接的第三丝杆固定座III-1、安装于两个所述第三丝杆固定座上的第三丝杆组件、第三导杆III-9和卡接组件。
所述第三丝杆组件包括第三丝杆本体III-5、设于所述第三丝杆本体上且螺纹反向设置的第三右丝杆螺母III-8和第三左丝杆螺母III-7、固定于所述第三导杆中部的试件固定块III-14、分别固定套接在所述第三右丝杆螺母和第三左丝杆螺母上的第三联动块III-11以及分别固定于所述第三联动块上的测距组件，所述第三导杆穿设于所述第三联动块内并且其上套设有第三导杆直线轴承III-10，第三丝杆固定座分别与所述第三联动块相固定连接。所述第三丝杆组件还包括连接于所述第三丝杆固定座与所述第三联动块之间的第三丝杆固定轴承座III-2、设于所述第三丝杆本体两端部且安装于所述第三丝杆固定轴承座内的第三丝杆轴套III-6。
卡接组件固定于所述试件固定块上，所述卡接组件包括与所述试件固定块固定连接的卡盘连接块III-16、转动连接于所述卡盘连接块内且有部分伸出于所述卡盘连接块外的卡盘连接轴III-18、连接于所述卡盘连接轴上的卡盘III-22和旋钮III-19、固定于所述卡盘连接块上且套设于所述卡盘连接轴上的刻度盘III-16。
所述测距组件包括分别与所述第三联动块相固定连接的测距仪支架III-23、分别安装在所述测距仪支架上的测距探头III-21以及分别安装于所述测距仪支架上的测距仪调节块III-25。
第一丝杆组件、第二丝杆组件、第三丝杆组件的丝杆上分别连接有用于控制丝杆转动的手轮I-9。
本发明工作原理如下：
定义平动部的移动方向为I轴方向，升降部的移动方向为II轴方向，同步部的移动方向为III轴方向
1.焦点及焦柱测试：
将水浸聚焦超声波换能器固定在Ⅲ轴卡盘上，在水槽内放置平板或钢珠反射体，旋转Ⅱ轴手轮，使Ⅲ轴沿垂直方向上下移动观察水浸聚焦超声波换能器反射回波幅值变化。首先将水浸聚焦探头与反射体接触，此时将Ⅲ轴坐标标定为“零”，旋转Ⅱ轴手轮使Ⅲ轴卡盘缓慢上移，当水浸聚焦超声波换能器回波幅值为最大时，记录此时Ⅲ轴坐标数值，即为超声波换能器的焦点位置。以此焦点位置向上或向下移动，当回波声压下降6dB时，记录Ⅲ轴系统所在位置。二者差值即为焦柱范围。
2.声场测试：
当Ⅲ轴位于超声波换能器回波幅值最大位置时，向Ⅰ轴、Ⅱ轴进行移动观察超声波换能器回波声压下降情况，当回波声压下降6dB时，分别记录Ⅰ轴、Ⅱ轴坐标数值，此时即可测量出超声波换能器声场范围。
3.声速测量：
对于要求高灵敏度、宽带宽探头一般采用压电元件前加装声学匹配层技术，匹配层可以提高超声波换能器的灵敏度、信噪比，减小脉冲持续时间提高频带宽度，提高纵向分辨力以及具有带通滤波作用等优点。因此研制声阻抗相匹配的匹配层是决定超声波换能器性能的关键因素。阻抗＝密度×声速 计算得出，为了验证制作的匹配层是否满足要求，本发明专利在具有声场测量功能的同时也具有声速测量功能。
将两个水浸探头分别置于Ⅲ轴探头连接杆上，Ⅲ轴通过旋转手轮旋钮具有相对运动功能，并在轨道上通过激光测距仪可测量两个水浸探头相对距离。将两个同型号水浸探头置于近场区声压极大值位置，测量没有匹配层时在水中回波传播时间。将加工好的匹配层样片置于卡盘中，位于两水浸探头之间，此时发现两探头传播的信号前移，记录此时时间坐标信息。通过二者时间差即可计算出声学匹配层的声速特性。由于密度可以根据阿基米德排水法进行测量。因此便可计算出声匹配层的声阻抗特性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种声场和声速测量装置，其特征在于：它包括
平台；
平动部，其包括框型支架、设于所述框型支架上的平动丝杆机构，所述框型支架包括相平行且相对设置的第一丝杆固定板和第一丝杆支撑板、固定连接于所述第一丝杆固定板和第一丝杆支撑板之间的左支撑横杆和右支撑横杆，所述平动丝杆机构包括第一丝杆组件、分别设于所述第一丝杆组件两侧的第一导杆、滑动连接于所述第一导杆上的且与所述第一丝杆组件相传动连接的第一联动块，所述平台固定于第一丝杆固定板和第一丝杆支撑板上且盖设于所述平动丝杆机构上方，所述第一联动块的两端部至少具有部分伸出于所述平台外；
升降部，其包括分别固定在所述第一联动块的伸出于所述平台外的两端部上的第二导杆垫块和第二导杆支撑块，第二顶板，分别连接于所述第二顶板与所述第二导杆垫块、所述第二顶板与所述第二导杆支撑块之间的第二导向组件和第二丝杆组件、分别安装于所述第二导向组件和第二丝杆组件上的升降同步机构连接块，所述升降同步机构连接块具有横向延伸部；
同步部，其包括分别与两个所述升降同步机构连接块的横向延伸部相固定连接的第三丝杆固定座、安装于两个所述第三丝杆固定座上的第三丝杆组件和第三导杆，所述第三丝杆组件包括第三丝杆本体、设于所述第三丝杆本体上且螺纹反向设置的第三右丝杆螺母和第三左丝杆螺母、固定于所述第三导杆中部的试件固定块、分别固定套接在所述第三右丝杆螺母和第三左丝杆螺母上的第三联动块以及分别固定于所述第三联动块上的测距组件，所述第三导杆穿设于所述第三联动块内，第三丝杆固定座分别与所述第三联动块相固定连接。
2.根据权利要求1所述的声场和声速测量装置，其特征在于：所述同步部还包括固定于所述试件固定块上的卡接组件，所述卡接组件包括与所述试件固定块固定连接的卡盘连接块、转动连接于所述卡盘连接块内且有部分伸出于所述卡盘连接块外的卡盘连接轴、连接于所述卡盘连接轴上的卡盘和旋钮、固定于所述卡盘连接块上且套设于所述卡盘连接轴上的刻度盘。
3.根据权利要求1所述的声场和声速测量装置，其特征在于：所述测距组件包括分别与所述第三联动块相固定连接的测距仪支架、分别安装在所述测距仪支架上的测距探头。
4.根据权利要求3所述的声场和声速测量装置，其特征在于：所述测距组件包括还包括分别安装于所述测距仪支架上的测距仪调节块。
5.根据权利要求1所述的声场和声速测量装置，其特征在于：第一丝杆组件、第二丝杆组件、第三丝杆组件的丝杆上分别连接有用于控制丝杆转动的手轮。
6.根据权利要求1所述的声场和声速测量装置，其特征在于：所述第一丝杆组件包括第一丝杆本体、第一丝杆螺母、用于连接所述第一丝杆本体和第一丝杆支撑板的第一丝杆固定座，所述第一丝杆固定座固定安装于所述第一丝杆支撑板上。
7.根据权利要求1所述的声场和声速测量装置，其特征在于：所述第一导杆与所述第一联动块之间、所述第三导杆与所述第三联动块之间均通过直线轴承相滑动连接。
8.根据权利要求1所述的声场和声速测量装置，其特征在于：所述第二丝杆组件包括第二丝杆本体、第二丝杆螺母、固定于所述第二丝杆螺母上的第二丝杆螺母座、固定于所述第二丝杆支撑块上的第二丝杆固定座，所述第二导向组件包括第二导杆本体、套设于所述第二导杆本体上的第二导杆直线轴承、安装于所述第二导杆直线轴承外的第二导杆轴承套以及第二导杆轴承盖。
9.根据权利要求1所述的声场和声速测量装置，其特征在于：所述第三丝杆组件还包括连接于所述第三丝杆固定座与所述第三联动块之间的第三丝杆固定轴承座、设于所述第三丝杆本体两端部且安装于所述第三丝杆固定轴承座内的第三丝杆轴套。
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