CN109254083B - 一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置 - Google Patents

一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置，包括手轮、直线导轨、探头螺帽、吊环螺栓、夹臂、压力传感器、五位数码管；直线导轨内嵌于装置架中，在直线导轨固定夹臂，在固定夹臂上下分别安装了吊环螺栓用以控制夹臂的距离，弹簧与压力传感器相接，并固定于夹臂最内侧，直线导轨上安装了一个五位数码管，传感器与五位数码管电连接，在夹臂外端上下两侧安装了晶片卡槽并用探头螺帽固定，在本发明通过夹臂实现对样品的夹持固定作用，通过压力检测系统保证每个检测点两侧换能器与样品的接触压力一致，从而遵循单一变量原则测量不同检测点的非线性系数，使实验数据更准确和可靠。

Description

一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置
技术领域
本发明涉及无损检测超声非线性技术领域，特别是涉及一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置。
背景技术
对于复合材料内部微缺陷的超声非线性检测，通常采用超声换能器穿透法实现超声波的发射和接收。当用晶片-探头穿透法测量同一样品不同检测点上的非线性系数时，只有保证位于每个检测点两侧超声换能器的发射面平行相对、圆心位于同一轴线、对样品的压力一致才能保证实验过程的单一变量原则，使所测各点的非线性系数具有对比性。
传统方法通常利用耦合剂的粘合力将晶片与探头相对固定在检测点两侧或者发明某些夹具来控制换能器位置和保证贴合力。利用耦合剂自身的粘合力进行固定的缺点是，粘合力会随时间或高压导致的晶片振动而大大减小，从而使本应相对重合的探头或晶片错位甚至直接脱离样品。在已发明的夹具中，仅有保持相对位置重合的固定作用，却不能保证换能器与材料接触压力的一致性。经多次实验发现，压力的微小变化，对接收信号电压的影响是不可忽略的，因此夹具的实用创新对提高非线性测试实验的准确性是十分必要的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置。
本发明采用如下技术方案：一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置，包括手轮、直线导轨、探头螺帽、吊环螺栓、夹臂、压力监测系统、晶片、晶片卡槽、置物架、焊锡放置凹槽、引线孔洞、装置架，装置架上侧的两长支架左侧增设一根Y方向支架，Y方向支架上表面与装置架上表面相平齐，Y方向支架右侧外表面中间焊有一根Z方向支架，直线导轨内嵌于装置架上侧的两长支架、Y方向支架、Z方向支架内，且在装置架上侧前端长支架的右方、Y方向支架后端、Z方向支架顶端均设有手轮与直线导轨相连；
所述夹臂设有两个，呈上下分布，且安装在Z方向直线导轨上，夹臂左端设有两吊环螺栓，夹臂间的距离通过吊环螺栓控制，夹臂左方内侧设有压力监测系统，压力监测系统由弹簧、压力传感器组成，弹簧一端与压力传感器相连，弹簧另一端与下方夹臂相接触，压力传感器与上方夹臂相接触，且弹簧、压力传感器设于两个所述夹臂之间；
所述夹臂右端开有圆孔，上方夹臂外侧的圆孔中安装有探头螺帽，将探头包裹防滑胶带旋入圆孔中，下方夹臂外侧的圆孔中安装有可拆卸的晶片卡槽，并由探头螺帽固定，晶片卡槽内凹一个圆柱体，其深度小于晶片厚度，面积略大于晶片面积，用来放置晶片并保证晶片正面高于晶片卡槽，所述圆柱体底部边沿有两个内凹半球形焊锡放置凹槽，通过引线孔洞连接至圆周表面，使晶片正面水平。
所述Y方向支架后侧设有五位数码管，且五位数码管与压力传感器连接，实现压力值的数字化实时检测；所述夹臂右端可拆卸的安装有夹臂延长杆以扩大夹持范围；所述晶片运用焊锡连接方式连接正负极引线的一头，正负极引线另一头穿过引线孔洞与RETIC-5000-SNAP系统电性连接，探头与RETIC-5000-SNAP的接收端连接；所述置物架上端支撑样品，且样品位于探头与晶片之间。
本发明具有的优点：通过两夹臂实现对样品的夹持固定作用，通过压力检测系统保证每个检测点两侧换能器与样品的接触压力一致，从而遵循单一变量原则测量不同检测点的非线性系数，使实验数据更准确和可靠。
附图说明
图1是本发明一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置的主视图。
图2是本发明一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置的侧视图。
图3是本发明一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置的俯视图。
图4是本发明的晶片卡槽的结构图。
图5是本发明的夹臂延长杆的结构图。
附图标记说明:1.手轮 2.直线导轨 3.探头螺帽 4.吊环螺栓 5.夹臂 6.弹簧 7.压力传感器 8.五位数码管 9.晶片 10.晶片卡槽 11.置物架 12.样品 13.焊锡放置凹槽14.引线孔洞 15.夹臂延长杆 16.装置架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1、图2、图3、图4、图5，一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置，包括手轮(1)、直线导轨(2)、探头螺帽(3)、吊环螺栓(4)、夹臂(5)、压力检测、晶片(9)、晶片卡槽(10)、置物架(11)、焊锡放置凹槽(13)、引线孔洞(14)、装置架(16)，装置架(16)上侧的两长支架左侧增设一根Y方向支架，Y方向支架上表面与装置架(16)上表面相平齐，Y方向支架右侧外表面中间焊有一根Z方向支架，直线导轨(2)内嵌于装置架(16)上侧的两长支架、Y方向支架、Z方向支架内，且在装置架(16)上侧前端长支架的右方、Y方向支架后端、Z方向支架顶端均设有手轮与直线导轨(2)相连；
所述夹臂(5)设有两个，呈上下分布，且安装在Z方向直线导轨(2)上，夹臂(5)左端设有两吊环螺栓(4)，夹臂(5)间的距离通过吊环螺栓(4)控制，夹臂(5)左方内侧设有压力监测系统，压力监测系统由弹簧(6)、压力传感器(7)组成，弹簧(6)一端与压力传感器(7)相连，弹簧(6)另一端与下方夹臂(5)相接触，压力传感器(7)与上方夹臂(5)相接触，且弹簧(6)、压力传感器(7)设于两个所述夹臂(5)之间；
所述夹臂(5)右端开有圆孔，上方夹臂(5)外侧的圆孔中安装有探头螺帽(3)，将探头包裹防滑胶带旋入圆孔中，下方夹臂(5)外侧的圆孔中安装有可拆卸的晶片卡槽(10)，并由探头螺帽(3)固定，晶片卡槽(10)内凹一个圆柱体，其深度小于晶片(9)厚度，面积略大于晶片(9)面积，用来放置晶片(9)并保证晶片正面高于晶片卡槽(10)，所述圆柱体底部边沿有两个内凹半球形焊锡放置凹槽(13)，通过引线孔洞(14)连接至圆周表面，使晶片(9)正面水平。
所述Y方向支架后侧设有五位数码管(8)，且五位数码管(8)与压力传感器连接，实现压力值的数字化实时检测；所述夹臂(5)右端可拆卸的安装有夹臂延长杆(15)以扩大夹持范围；所述晶片(9)运用焊锡连接方式连接正负极引线的一头，正负极引线另一头穿过引线孔洞(14)与RETIC-5000-SNAP系统电性连接，探头与RETIC-5000-SNAP的接收端连接；所述置物架(11)上端支撑样品(12)，且样品(12)位于探头与晶片(9)之间。
工作原理：
(1)将样品(12)放置在置物架(11)上并用胶带固定使之保持水平；
(2)将晶片卡槽(10)方向向上安装在下夹臂(5)的圆孔里并在外侧用螺帽(3)旋紧，用螺帽(3)固定超声纵波直探头并方向向下安装在上夹臂(5)的圆孔中；
(3)将耦合剂蜂蜜均匀涂抹在复合材料样品(12)上下两面；
(4)通过三个手轮(1)调整夹臂(5)位置使晶片卡槽(10)和探头螺帽(3)位于检测点垂直上下方；
(5)将晶片(9)正确放置入晶片卡槽(10)里，将正负极引线穿过特别设计的孔洞(14)以使负极带有焊锡堆的晶片(9)水平；
(6)旋转吊环螺栓(4)调整夹臂(5)的距离并夹持样品上某检测点，可改变晶片(9)与探头的接触压力，通过五位数码管(8)监测此刻压力值，运行RETIC-5000-SNAP系统，使晶片(9)发射超声波，探头接收超声波，并对接收到的波进行频域上的分析，同时观察时域波形，记录时域波形幅值最大时五位数码管显示的换能器与样品的接触压力值；
(7)松弛夹臂(5)至可以使晶片(9)与探头在耦合剂的润滑作用下在样品(12)两侧滑动，通过调整手轮(1)夹持新的检测点，并旋转吊环螺栓(4)使晶片(9)与探头的压力等于步骤(6)中记录的压力，保存实验数据；
(8)观察不同检测点返回的频域波形，遵循单一变量原则可对样品(12)内部微小缺陷的分布和大小进行评估。
不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于超声非线性测试的压力监测夹持装置，其特征在于，包括手轮(1)、直线导轨(2)、探头螺帽(3)、吊环螺栓(4)、夹臂(5)、压力监测系统、晶片(9)、晶片卡槽(10)、置物架(11)、焊锡放置凹槽(13)、引线孔洞(14)、装置架(16)，所述夹臂(5)设有两个，呈上下分布，且安装在Z方向的直线导轨(2)上，夹臂(5)左端设有两吊环螺栓(4)，夹臂(5)左方内侧设有压力监测系统，压力监测系统由弹簧(6)、压力传感器(7)组成，弹簧(6)一端与压力传感器(7)相连，弹簧(6)另一端与下方夹臂(5)相接触，压力传感器(7)与上方夹臂(5)相接触，且弹簧(6)、压力传感器(7)设于两个所述夹臂(5)之间，夹臂(5)右端开有圆孔，上方夹臂(5)外侧的圆孔中安装有探头螺帽(3)，下方夹臂(5)外侧的圆孔中安装有可拆卸的晶片卡槽(10)，并由探头螺帽(3)固定，晶片卡槽(10)内凹一个圆柱体，其深度小于晶片(9)厚度，面积略大于晶片(9)面积，用来放置晶片(9)，所述圆柱体底部边沿有两个内凹半球形焊锡放置凹槽(13)，通过引线孔洞(14)连接至圆周表面。
2.根据权利要求1所述的用于超声非线性测试的压力监测夹持装置，其特征在于，所述装置架(16)上侧的两长支架左侧增设一根Y方向支架，Y方向支架右侧外表面中间焊有一根Z方向支架，直线导轨(2)内嵌于装置架(16)上侧的两长支架、增设的Y方向支架、增设的Z方向支架内，且在装置架(16)上侧前端长支架的右方、Y方向支架后端、Z方向支架顶端均设有手轮(1)与直线导轨(2)相连。
3.根据权利要求2所述的用于超声非线性测试的压力监测夹持装置，其特征在于，所述Y方向支架后侧设有五位数码管(8)，且五位数码管(8)与压力传感器连接。
4.根据权利要求1所述的用于超声非线性测试的压力监测夹持装置，其特征在于，所述夹臂(5)右端可拆卸的安装有夹臂延长杆(15)。
5.根据权利要求1所述的用于超声非线性测试的压力监测夹持装置，其特征在于，所述晶片(9)运用焊锡连接方式连接正负极引线的一头，正负极引线另一头穿过引线孔洞(14)与RETIC-5000-SNAP的发射端连接；探头与RETIC-5000-SNAP的接收端连接。
6.根据权利要求1所述的用于超声非线性测试的压力监测夹持装置，其特征在于，所述置物架(11)上端支撑样品(12)。
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