CN217717623U - 一种超声导波换能器的前楔正交结构 - Google Patents
一种超声导波换能器的前楔正交结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开一种超声导波换能器的前楔正交结构，涉及超声导波换能器领域。该超声导波换能器的前楔正交结构，包括：外壳，外壳的端部安装有Q9母座，Q9母座的端部的穿过外壳的外壁向着外壳的内部延伸，且外壳的内部还固定连接有电感；外壳的内部设置有斜楔结构，斜楔结构开设有前楔面和后楔面，且后楔面固定连接有压电晶片，前楔面开设有均匀排布的锯齿槽。该超声导波换能器的前楔正交结构，结构简单,探头使用维护方便,适用于长距离板材的检测,适用于不同厚度板材的远距离检测，可较好用于焊接结构钢板检测，具有检测距离远、分辨率高的优点，外壳的内壁与斜楔结构外表面过盈配合连接，安装时仅需将其压装即可，较为方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声导波换能器技术领域，具体为一种超声导波换能器的前楔正交结构。
背景技术
过往研究显示，在对单一结构金属板材进行超声导波阵列成像检测时，多帧满秩成像可有效表征待检区域声场散射信息，在对焊接结构板材进行成像检测时，对作为阵列成像检测阵元的压电换能器提出了更高要求。为提高阵列成像检测分辨率，换能器所激励导波为单一模态为宜；为更有效激发和接收导波，要求换能器具有合适的本征频率、尺寸和其它相关参数要求；为使换能器内产生较少的杂波，这就要求背衬声阻抗与楔块声阻抗有很好的匹配关系；为了减缓压电晶片高频阻抗下降，可匹配合适电感，以平衡超声导波换能器的静电容。可见，在对焊接板结构进行阵列成像检测时，有必要研发结构参数更加合理的超声SH导波楔形压电换能器。
本发明在运用半波长理论对超声SH导波的激发进行理论分析的基础上，确定了换能器楔块参数；运用多重散射理论对换能器前楔结构进行了研究，推导出了匹配层介质颗粒密度与衰减关系，以确定匹配层介质组分；通过实验对比分析，对换能器内部的多重散射回波问题进行了讨论，确定了最有效的前楔结构。本发明将为开展焊接结构超声导波阵列多帧满秩成像检测准备条件。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种超声导波换能器的前楔正交结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种超声导波换能器的前楔正交结构，包括：
外壳，所述外壳的端部安装有Q9母座，所述Q9母座的端部的穿过外壳的外壁向着外壳的内部延伸，且所述外壳的内部还固定连接有电感；
所述外壳的内部设置有斜楔结构，所述斜楔结构开设有前楔面和后楔面，且所述后楔面固定连接有压电晶片，所述前楔面开设有均匀排布的锯齿槽。
优选的，所述斜楔结构的截面设置为三角形，且顶角为直角，两底角分别为41.8°和48.2°。
优选的，所述锯齿槽的槽深为2.14mm,节距为2.47mm,槽底角为60°。
优选的，多个所述锯齿槽上粘附有钨粉层背衬。
优选的，所述外壳的内壁与斜楔结构外表面过盈配合连接。
优选的，所述压电晶片长度为26mm，宽度为20mm，厚度为1mm。
本实用新型公开了一种超声导波换能器的前楔正交结构，其具备的有益效果如下：
1、该超声导波换能器的前楔正交结构，结构简单,探头使用维护方便,适用于长距离板材的检测,适用于不同厚度板材的远距离检测，可较好用于焊接结构钢板检测，具有检测距离远、分辨率高的优点。
2、该超声导波换能器的前楔正交结构，外壳的内壁与斜楔结构外表面过盈配合连接，安装时仅需将其压装即可，在以后的使用中进行结构上维护时只需要将其分离便可，保证了检测使用的方便性。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型部分结构示意图；
图3为普通SH导波换能器内多重散射回波示意图；
图4为正交前楔结构SH导波换能器内多重散射回波示意图；
图5为导波换能器对孔的检测能力示意图。
图中：1、外壳；101、压电晶片；102、Q9母座；103、电感；2、斜楔结构；201、前楔面；202、后楔面；203、锯齿槽。
具体实施方式
本实用新型实施例公开一种超声导波换能器的前楔正交结构。
根据附图1-2所示，包括：
外壳1，外壳1的端部安装有Q9母座102，Q9母座102的端部的穿过外壳1的外壁向着外壳1的内部延伸，且外壳1的内部还固定连接有电感103；
外壳1的内部设置有斜楔结构2，斜楔结构2开设有前楔面201和后楔面202，且后楔面201固定连接有压电晶片101，前楔面202开设有均匀排布的锯齿槽203；
结构简单,探头使用维护方便,适用于长距离板材的检测,适用于不同厚度板材的远距离检测，可较好用于焊接结构钢板检测，具有检测距离远、分辨率高的优点。
斜楔结构2的截面设置为三角形，且顶角为直角，两底角分别为41.8°和48.2°。
锯齿槽203的槽深为2.14mm,节距为2.47mm,槽底角为60°。
多个锯齿槽203上粘附有钨粉层背衬，背衬材料为钨粉烧结而成。
外壳1的内壁与斜楔结构2外表面过盈配合连接，安装时仅需将其压装即可，在以后的使用中进行结构上维护时只需要将其分离便可，保证了检测使用的方便性。
压电晶片101长度为26mm，宽度为20mm，厚度为1mm；
压电晶片101与前楔面201之间用环氧树脂在100～120℃的温度下适当加压并进行烘烤粘接即可。
工作原理：如图3所示为普通SH导波换能器内部多重散射回波信号，图4所示为研制的正交前楔结构SH导波换能器内部多重散射回波信号，可见，通过改变、控制多种工艺参数，达到了减少探头内的回波干扰，达到了进一步压缩回波波包的目的；
对于检测信号来讲，缺陷信号波包得到了压缩，虽然在灵敏度余量较大的情况下幅值有所下降，这不影响检测效果，将研制换能器构成直线阵列对焊接结构钢板焊缝后4处人工缺陷进行检测如图5所示；
图5所示为导波换能器对孔的检测能力：在10mm厚、3m长的钢板上对当量直径为20mm孔的检测回波为4～5次，距离相当于12000mm；
试验表明：本发明所设计的导波换能器，在4mm厚的钢板上对当量直径为12mm孔检测距离为12000mm，能够满足板材超声无损检测的多数需求。
本例经试验,结构简单,探头使用维护方便,适用于长距离板材的检测,适用于不同厚度板材的远距离检测。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种超声导波换能器的前楔正交结构，包括：
外壳(1)，所述外壳(1)的端部安装有Q9母座(102)，所述Q9母座(102)的端部的穿过外壳(1)的外壁向着外壳(1)的内部延伸，且所述外壳(1)的内部还固定连接有电感(103)；
其特征在于：所述外壳(1)的内部设置有斜楔结构(2)，所述斜楔结构(2)开设有前楔面(201)和后楔面(202)，且所述后楔面固定连接有压电晶片(101)，所述前楔面开设有均匀排布的锯齿槽(203)。
2.根据权利要求1所述的一种超声导波换能器的前楔正交结构，其特征在于：所述斜楔结构(2)的截面设置为三角形，且顶角为直角，两底角分别为41.8°和48.2°。
3.根据权利要求1所述的一种超声导波换能器的前楔正交结构，其特征在于：所述锯齿槽(203)的槽深为2.14mm,节距为2.47mm,槽底角为60°。
4.根据权利要求1所述的一种超声导波换能器的前楔正交结构，其特征在于：多个所述锯齿槽(203)上粘附有钨粉层背衬。
5.根据权利要求1所述的一种超声导波换能器的前楔正交结构，其特征在于：所述外壳(1)的内壁与斜楔结构(2)外表面过盈配合连接。
6.根据权利要求1所述的一种超声导波换能器的前楔正交结构，其特征在于：所述压电晶片(101)长度为26mm，宽度为20mm，厚度为1mm。
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