CN201210151Y - 材料内部应力超声波检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种材料内部应力的检测装置。它包括一个发射超声波探头和二个接收超声波探头、探头固定架、磁性吸附固定件，发射超声波探头和接收超声波探头是由高频插座、电极引线、钨粉环氧吸声层、压电陶瓷晶片、有机玻璃楔块、非导磁外壳组成，位于中间的接收探头固定，左右侧的探头是可相对固定位置探头同步对称移动和绕探头各自的中心轴线旋转的。“一发二收”三个探头组合的结构，避免了因电气延时引起的误差，左右二侧的探头同步可调，使其在对沿圆柱体表面轴向或径向方向的应力进行检测时，减小了因探头摆放角度和位置而引起的超声波耦合层厚度发生变化而引起的误差，具有测量检测精度高、适应性强、使用方便的特点。

Description

材料内部应力超声波检测装置

技术领域

本实用新型属超声波探测技术领域，具体地说是一种利用超声波来测量材料内部应力的检测装置。

背景技术

残余应力检测国内外已开展多年，其测定方法主要可分为：机械测定法和物理测定法两大类。机械测定法属于破坏性的方法，目前较成熟的测定法是钻孔法(盲孔法)，其缺点是在进行残余应力测定时，会对被测构件造成一定的损伤，故在实际应用中对某些关键部件常难以采用。其次，采用该方法进行测定时，由于需要粘贴专用箔式应变计和利用钻孔装置(或回转喷砂打孔装置)对被测构件打孔，操作繁琐而费时。物理测定法主要有X射线衍射法，虽也属于无损检测方法，但是X射线对人体有害，且检测深度小，所以也不理想。

超声波在物体中传播时总是携带着表征其物理性能的各种信息，所以利用超声波的各种传播特性，提取这些信息，就可以分析和评价被检测对象的性能。利用超声波可以测量应力，其中对应力敏感度强的超声波型主要有纵波、横波和表面波。其中纵波具有传播速度快、衰减小、且对应力最敏感的优点。临界折射纵波是一种特殊的纵波，它沿物体表面传播，同时又具有纵波的特性，因此临界折射纵波是测量材料应力最有效的波型之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种专门用于材料表面应力测量的材料内部应力超声波检测装置。

实现本实用新型目的的技术方案是：利用压电效应原理制作超声波发射和接收临界折射纵波探头，它具体构成包括高频插座、电极引线、钨粉环氧吸声层、压电陶瓷晶片、有机玻璃楔块、非导磁外壳等，非导磁外壳为一侧开口的腔体，有机玻璃楔块斜面向内嵌装在外壳中，压电陶瓷晶片、钨粉环氧吸声层依次层叠设置于有机玻璃楔块斜面之上，高频插座连接在非导磁外壳的外壁面，电极引线、穿过非导磁外壳两端分别与压电陶瓷晶片、高频插座连接，该发射超声波探头和接收超声波探头结构相同，只是有机玻璃楔块斜面方向相反，三个探头并排布置在探头固定架中，磁性吸附固定件连接在探头固定架四周，用于与被检测件的相对位置固定，对于平面的被测物，三个探头在的检测面是在同一平面上，对于被测物是圆弧面的，为了满足不同直径圆柱体表面残余应力检测的使用要求，解决在应力检测过程中由于直径变化或探头放置位置以及放置角度变化引起的探头与被测表面之间接触位置的变化，以及如何解决测量过程中探头发生滑动或由于没有可靠压紧而引起测量误差，将位于中间的接收探头固定，左右侧的发射探头和接收探头是设置为可以相对中间的固定位置接收探头同步对称移动和绕探头各自的中心轴线旋转的，这样可以保证探头的检测面与被测物的切线垂直和探头的间距比例相同，还有为了使探头与被测物贴合度更好，还在探头的非导磁外壳上设置了磁铁。

本实用新型的材料内部应力超声波检测装置，利用压电效应原理制作超声波发射和接收临界折射纵波探头和“一发二收”三个探头组合的结构，避免了电气延时引起的误差，还有将左右二测的探头设置成位置同步可调式，使其在对沿圆柱体表面轴向或径向方向的应力进行检测时，避免或减小了由于探头摆放角度和摆放位置而引起的超声波声耦合层厚度发生变化，具有测量检测精度高、适应性强、使用方便的特点。

附图说明

图1是本实用新型的材料内部应力超声波检测装置探头结构示意图

图2是本实用新型的材料内部应力超声波检测装置主视图

图3是本实用新型的材料内部应力超声波检测装置俯视图

具体实施方式

下面对照附图，通过实施例对本实用新型作进一步的说明。下述实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，但对本实用新型并没有限制。

下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明，下述实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，但对本实用新型并没有限制。

实施例

参照图1至图3，本实用新型的材料内部应力超声波检测装置是由超声波探头A、探头固定架B、磁性吸附固定件C所构成的，按“一发二收”即三个探头以“发、收、收”一个发射超声波探头Aa和二个接收超声波探头Ab、Ac相串联的布置方式，超声波探头A具体是由高频插座A1、电极引线A2、钨粉环氧吸声层A3、压电陶瓷晶片A4、有机玻璃楔块A5、非导磁外壳A6、永久磁铁A7组成的，非导磁外壳A6为一侧开口的腔体，有机玻璃楔块A5斜面向内嵌装在外壳A6中，压电陶瓷晶片A4、钨粉环氧吸声层A3依次层叠设置于有机玻璃楔块A5斜面之上，高频插座A1连接在非导磁外壳A6的外壁面，电极引线A2、穿过非导磁外壳A6两端分别与压电陶瓷晶片A4、高频插座A1连接，该发射超声波探头和接收超声波探头结构相同方向相反，它们并排布置在探头固定架B中，磁性吸附固定件C连接在探头固定架B四周；

“一发二收”三个超声波探头A的中间探头Ab(第一个接收探头)是固定的，左右侧的发射探头Aa和接收探头Ac是通过铰接连板B1、B2与探头固定架B相铰联的，可以相对中间固定位置的接收探头Ab同步对称移动的，发射探头Aa和接收探头Ac的水平轴线位置设有蜗轮D，铰接连杆B1相应位置设有蜗杆E组成蜗轮副，用于调节发射探头Aa和接收探头Ac的探测面角度，可以相对中间的固定位置接收探头同步对称移动和绕探头各自的中心轴线旋转的。

使用时，若是对平面的检测物进行检测，只要将本材料内部应力超声波检测装置直接放置于检测位置上，此时探头固定架B上的磁性吸附固定件C就会与被测物相吸而固定在目标位置，因为是平面，三个探头是并排并处于同一水平面上的，也不用调节探头的探测面角度，还有探头上本身带有的永久性磁铁也会与被测物相吸从而相对固定了。若是对圆弧面进行检测，将材料内部应力超声波检测装置放置在检测位置上，收拢铰接连杆B1的夹角，由于四连杆机构的运动，使得在保持探头左右两侧探头与中间固定探头间距相同的情况下向下移动直到与被测物相贴合，然后再通过蜗轮副的转动调整左右两侧探头的探测面与被测物的切线垂直即可，然后接通电源进行检测。

本实用新型的材料内部应力超声波检测装置具有如下优点：

1.应力测量的检测精度高。由于发射和一个接收探头是围绕位于应力检测装置中间的固定接收探头同步对称旋转的，并且探头与圆柱体的接触位置以及探头与圆柱体之间的角度也可通过蜗杆手轮沿两个活动探头各自的中心轴线旋转，因此，对同一圆柱体面的轴向和圆周切向方向上不同点进行应力检测时，一旦三个探头的位置固定后，均可保证应力检测装置上与滑动框架相接触的滑动接触面始终是平行的，使得探头与圆柱体接触处油膜层厚度保持不变，探头与圆柱体接触位置稳定，从而减小了对不同点进行检测时油膜层和探头接触位置变化对检测结果的影响。

2.使用方便可靠。由于在金属铝合金外壳四侧中间部分均安装有永久磁铁，因此用该超声探头测量圆柱体应力时，不论对圆柱体表面的轴向和圆周切向方向进行应力检测时，均只需将该超声探头装置整体轻轻地放在圆柱体的表面，就可紧紧地吸住，使用非常方便，同时也保证了测量结果的可靠性。

Claims (3)

1.一种材料内部应力超声波检测装置，其特征在于：它包括一个发射超声波探头和二个接收超声波探头、探头固定架、磁性吸附固定件，所述的发射超声波探头和接收超声波探头是由高频插座、电极引线、钨粉环氧吸声层、压电陶瓷晶片、有机玻璃楔块、非导磁外壳组成的，非导磁外壳为一侧开口的腔体，有机玻璃楔块斜面向内嵌装在外壳中，压电陶瓷晶片、钨粉环氧吸声层依次层叠设置于有机玻璃楔块斜面之上，高频插座连接在非导磁外壳的外壁面，电极引线、穿过非导磁外壳两端分别与压电陶瓷晶片、高频插座连接，该发射超声波探头和接收超声波探头结构相同方向相反，它们并排布置在探头固定架中，磁性吸附固定件连接在探头固定架四周。

2.如权利要求1所述的材料内部应力超声波检测装置，其特征在于：位于中间的接收探头是固定的，左右侧的发射探头和接收探头是可以相对中间的固定位置接收探头同步对称移动和绕探头各自的中心轴线旋转的。

3.如权利要求1或2所述的材料内部应力超声波检测装置，其特征在于：非导磁外壳周边侧面还设置有磁铁。

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