CN113030280A - 一种可变曲面超声波换能器阵列结构及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变曲面超声波换能器阵列结构，包括安装底板以及呈阵列布置在该安装底板上的多个换能器组件；所述换能器组件包括安装柱和超声波换能器，所述安装柱可调高度地安装在所述安装底板上，所述超声波换能器可调角度地安装在所述安装柱的上端；本申请换能器组件呈阵列布置在安装底板上，换能器组件包括安装柱和超声波换能器，安装柱可调高度地安装在安装底板上，超声波换能器可调角度地安装在安装柱的上端，在使用时，可根据需要分别调节每个安装柱的高度以及超声波换能器的倾角，使超声波换能器阵列的表面与被测物体的表面紧密贴合，结构简单、实用性强，可满足不同曲面物体的超声波检测需求。

Description

一种可变曲面超声波换能器阵列结构及使用方法

技术领域

本发明涉及超声波换能器技术领域，具体涉及一种可变曲面超声波换能器阵列结构及使用方法。

背景技术

无损检测技术是在不损伤被检测对象的前提下，对被测材料或工件中是否含有缺陷以及对缺陷的位置、大小、形状和分布等基本物理性状进行判断，进而对其结构的连续性、完整性和可靠性进行评价。超声检测是无损检测的重要技术手段之一。与传统的超声检测技术相比，相控阵超声检测技术具有灵敏度高、检测精度高、检测效率高、缺陷辨识能力强及检测范围大等突出优点，在船舶、核电、航空航天、石油化工等领域得到广泛认可，已成为超声无损检测领域的一个研究热点。

在相控阵超声检测工程中，非平面结构占据很大的比例，比如管道类结构、弯头类结构、发动机叶片等，针对这类结构的相控阵超声检测，为了使换能器表面与被测表面能够紧密贴合，可采用常规相控阵探头配合斜楔块、常规探头软耦合、柔性相控阵探头等方法。当非平面结构的突变程度比较大时，为了减弱伪缺陷检测信号并有效提高检测信号的信噪比，宜采用柔性相控阵探头。目前，满足该要求的机械式可变曲面的超声波换能器阵列结构还属于空白。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可变曲面超声波换能器阵列结构。

进一步，本申请还提供一种可变曲面超声波换能器的使用方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种可变曲面超声波换能器阵列结构，包括安装底板以及呈阵列布置在该安装底板上的多个换能器组件；所述换能器组件包括安装柱和超声波换能器，所述安装柱可调高度地安装在所述安装底板上，所述超声波换能器可调角度地安装在所述安装柱的上端，使超声波换能器阵列的表面形成不同的曲面。

进一步，所述换能器组件还包括固定支架，该固定支架固定在所述安装柱的上端，所述换能器组件可调角度地安装在所述固定支架上。

进一步，所述固定支架与安装柱一体成型。

进一步，所述固定支架通过固定螺母与安装柱刚性连接。

进一步，所述固定支架为U型结构，所述超声波换能器的尾部以预设角度固定在固定支架的开口内。

进一步，所述安装柱为空心螺杆，该空心螺杆可调高度地安装在安装底板上。

进一步，所述安装底板上开设有多个安装孔，所述空心螺杆的下端以预设高度插入所述安装孔内、且通过固定螺母固定。

进一步，本申请还提供一种可变曲面超声波换能器的使用方法，包括如下步骤：

根据超声波检测要求确定超声波换能器数量、每个超声波换能器的高度及角度；

根据所述换能器数量确定安装底板规格和空心螺杆数量；

将每根所述空心螺杆的下端插入所述安装底板对应的安装孔中，根据所述超声波换能器的高度调整每根所述空心螺杆的高度并固定；

将每个超声波换能器的尾部插入空心螺杆上端的固定支架内，根据超声波换能器的角度调整每个超声波换能器的倾角并固定，使超声波换能器的表面与被测物体的表面紧密贴合。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请实施例1所提供的可变曲面超声波换能器阵列结构示意图；

图2为本申请实施例1所提供的一行五套空心螺杆及换能器的安装结构示意图；

图3为本申请实施例1所提供的单个空心螺杆及换能器的安装结构示意图。

其中，超声波换能器1、安装底板2、固定支架3、空心螺杆4、固定螺母5、紧固螺钉6、换能器连接线7。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

参见图1～图3，本申请一种可变曲面超声波换能器1阵列结构，包括安装底板2以及呈阵列布置在该安装底板2上的的多个换能器组件；所述换能器组件包括安装柱和超声波换能器1，所述安装柱可调高度地安装在所述安装底板2上，所述超声波换能器1可调角度地安装在所述安装柱的上端，使超声波换能器1阵列的表面形成不同的曲面。

本申请换能器组件呈阵列布置在安装底板2上，换能器组件包括安装柱和超声波换能器1，安装柱可调高度地安装在安装底板2上，超声波换能器1可调角度地安装在安装柱的上端，在使用时，可根据需要分别调节每个安装柱的高度以及超声波换能器1的倾角，使超声波换能器1阵列的表面与被测物体的表面紧密贴合，结构简单、实用性强，可满足不同曲面物体的超声波检测需求。

安装柱为空心螺杆4，该空心螺杆4可调高度地安装在安装底板2上。超声波换能器1连接线由空心螺杆4的上端传入空心螺杆4内，并由空心螺杆4的下端传出空心螺杆4外。

具体的，在安装底板2上开设有多个安装孔，多个安装孔呈阵列布置。空心螺杆4的下端插入安装孔内，根据需要调整空心螺杆4的高度，调整好后，在安装底板2的上下两侧分别采用固定螺母5固定，从而将空心螺杆4以预设高度固定在安装底板2上。

安装底板2可以是矩形、圆形或其它形状。

在需要重新调整超声波换能器1的高度及方向时，拧松固定螺母5重新调节空心螺杆4的高度和周向角度，调整好后拧紧固定螺母5即可，调节方便。

换能器组件还包括固定支架3，该固定支架3固定在安装柱的上端，换能器组件可调角度地安装在固定支架3上。

固定支架3可以是与安装柱一体成型；也可以是通过固定螺母5与安装柱刚性连接。

在一种优选的实施例中，固定支架3为U型结构，固定支架3的底部通过两个固定螺母5与空心螺杆4的上端刚性连接。超声波换能器1的尾部插入固定支架3的开口内，根据检测需要调整超声波换能器1的倾角，调整好后，采用紧固螺钉6予以固定，从而将超声波换能器1以预设角度固定在固定支架3的开口内。

安装好后的超声波换能器1阵列的表面能够与被检测物体的表面紧密贴合。

可根据被检测物体的曲面形状不同，通过重新调节安装柱的高度、方向及超声波换能器1的倾角可方便的调整超声波换能器1阵列表面的曲面形状，本申请超声波换能器1阵列结构可满足不同曲面物体的超声波检测需求。

实施例2

在本实施例中，提供了一种可变曲面超声波换能器1的使用方法，包括如下步骤：

S1、根据超声波检测要求确定超声波换能器1数量、每个超声波换能器1的高度及角度。

S2、根据所述换能器数量确定安装底板2规格和空心螺杆4数量；安装底板2的规格包括安装底板2的大小尺寸及安装孔的数量。

S3、将每根所述空心螺杆4的下端插入所述安装底板2对应的安装孔中，根据所述超声波换能器1的高度要求调整每根所述空心螺杆4的高度并采用固定螺母5固定。

S4、将每个超声波换能器1的尾部插入空心螺杆4上端的固定支架3内，根据超声波换能器1的角度调整每个超声波换能器1的倾角并固定；将超声波换能器1连接线由空心螺杆4的上端传入、并由空心螺杆4的下端穿出。

S5、根据被测物体的表面情况，微调空心螺杆4的高度、周向角度及超声波换能器1的倾角，使超声波换能器1的表面与被测物体的表面紧密贴合，然后将空心螺杆4上下两个固定螺母5和换能器的紧固螺钉6拧紧。

S6、采用磁性安装座或其它连接方法将安装底板2与被测物体进行连接固定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种可变曲面超声波换能器阵列结构，其特征在于，包括安装底板以及呈阵列布置在该安装底板上的多个换能器组件；所述换能器组件包括安装柱和超声波换能器，所述安装柱可调高度地安装在所述安装底板上，所述超声波换能器可调角度地安装在所述安装柱的上端。

2.根据权利要求1所述的可变曲面超声波换能器阵列结构，其特征在于，所述换能器组件还包括固定支架，该固定支架固定在所述安装柱的上端，所述换能器组件可调角度地安装在所述固定支架上。

3.根据权利要求2所述的可变曲面超声波换能器阵列结构，其特征在于，所述固定支架与安装柱一体成型。

4.根据权利要求2所述的可变曲面超声波换能器阵列结构，其特征在于，所述固定支架通过固定螺母与安装柱刚性连接。

5.根据权利要求2所述的可变曲面超声波换能器阵列结构，其特征在于，所述固定支架为U型结构，所述超声波换能器的尾部以预设角度固定在固定支架的开口内。

6.根据权利要求1所述的可变曲面超声波换能器阵列结构，其特征在于，所述安装柱为空心螺杆，该空心螺杆可调高度地安装在安装底板上。

7.根据权利要求6所述的可变曲面超声波换能器阵列结构，其特征在于，所述安装底板上开设有多个安装孔，所述空心螺杆的下端以预设高度插入所述安装孔内、且通过固定螺母固定。

8.一种可变曲面超声波换能器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据超声波检测要求确定超声波换能器数量、每个超声波换能器的高度及角度；

根据所述换能器数量确定安装底板规格和空心螺杆数量；

将每根所述空心螺杆的下端插入所述安装底板对应的安装孔中，根据所述超声波换能器的高度调整每根所述空心螺杆的高度并固定；

将每个超声波换能器的尾部插入空心螺杆上端的固定支架内，根据超声波换能器的角度调整每个超声波换能器的倾角并固定，使超声波换能器的表面与被测物体的表面紧密贴合。

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