CN2676148Y - 一种双晶超声测厚探头 - Google Patents

Abstract

一种与测量厚度的仪器仪表配套使用的双晶超声测厚探头，它是在屏蔽壳体内设有小型的二个可调整纵波入射角，提高分辨率的延迟块，设在其上的超声波发射晶片，超声波接触晶片，及两个延迟块间的隔声层，延迟块长宽高为2.5～4.5×1.5～3.5×2.5～6mm，晶片长宽高为2～4×1～3×0.1～0.3mm，隔声层长宽高为0.3～1×1.5～3.0×2.5～6mm。此探头与工件接触面小，最适用于测试不平或曲型表面体的厚度。

Description

一种双晶超声测厚探头

所属技术领域

本实用新型属于无损检测技术领域，特别涉及一种与测厚仪表相配套的测厚探头元件。

背景技术

目前与测厚仪表配套的测厚元件，其壳内依次并列设有较大尺寸的左延迟块、隔声层、右延迟块，及设在延迟块上的左超声波发射晶片，右超声波接收晶片，这种元件与被测对象接触面积较大，对平直面测量其厚度准确度较高，很少出现发射与接收声波中断事故，但对不平或曲面测量，如测量发动机空心叶片的壁厚，其厚度测量准确度不高，甚至出现发射与接收声波中断，仪表显示消失。此外，在测试过程中测厚探头不断摩擦，影响测厚精度，实为不太理想。

发明内容

针对上述不足之处，本实用新型将提供一种双晶超声测厚探头，本探头与被测物接触面积小、耐磨、灵敏、测量精度高、插接更换方便。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是在屏蔽壳体内依次并列设有左延迟块、隔声层、右延迟块、左、右延迟块与工件接触的面为一水平面，另一面为一斜面，斜面上分别设有超声波发射晶片、超声波接收晶片，左延迟块、右延迟块均为矩形，大小相等，其边长为2.5～4.5mm，边宽1.5～3.5mm，边高2.5～6mm，斜面与水平面夹角为6°～9°；隔声层设在左右延迟块之间，为一矩形，其边长0.3～1mm，边宽1.5～3.0mm，边高为2.5～6mm；超声波发射晶片，超声波接收晶片为矩形，边长2～4mm，边宽1～3mm，边高0.1～0.3mm，各延迟块、晶片在屏蔽壳内组装后应满足以下关系式：

$F=\frac{L-H\·\mathrm{tg\α}}{\mathrm{tg}\left({\sin }^{-1}\frac{C_2}{C_1\·\sin \mathrm{\α}}\right)}$

式中：              L-晶片中心至隔声层中心距

                    H-延迟块高度

                    C₁-延迟块中声速

                    C₂-工件中声速

                      α-斜面与水平面夹角

                      F-焦距

此外，延迟块用有机玻璃、丙烯酸树脂材料中之一种制为矩形；隔声层用浸蜡软木、环氧树脂中之一种制为矩形；超声波发射晶片，超声波接收晶片用石英、铌酸锂、锆钛酸铝材料中之一种制为矩形。

本实用新型的有益效果是与被测物表面接触面积小，在对不平或曲形表面进行测厚时精度仍然很高，最大限度的克服了大接触面探头易发生声波中断的弊病，耐磨、灵敏、插接更换方便。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图中1屏蔽壳，2左延迟块，3超声波发射晶片，4隔声层，5超声波接收晶片，6右延迟块，L晶片中心与隔声层中心距，H延迟块高，α斜面与水平面夹角。

具体实施方式

一种双晶超声测厚探头，它是在屏蔽壳(1)内依次并列设有左延迟块(2)，隔声层(4)，右延迟块(6)。左右延迟块与工件接触的面为一水平面，另一面为斜面，此两面之空间夹角为6°～9°，斜面上分别设有超声波发射晶片(3)，超声波接收晶片(5)，其中左、右延迟块(2、6)均为矩形，其边长2.5～4.5mm，边宽1.5～3.5mm，边高2.5～6mm，超声波发射、接收晶片(3、5)均为矩形，其边长2～4mm，边宽1～3mm，边高0.1～0.3mm；隔声层设在左右延迟块之间，其边长0.3～1mm，边宽1.5～3.0mm，边高为2.5～6mm，延迟块用有机玻璃、丙烯酸树脂材料中之一种制为矩形：隔声层用浸蜡软木、环氧树脂中之一种制为矩形：超声波发射晶片、接收晶片用石英、铌酸锂、锆钛酸铝材料中之一种制为矩形，本实用新型中设入的延迟块可在小范围内改变纵波入射角，用以调整超声波进入被检介质状态，而且起到把仪器的阻塞时间，晶片的近场落入延迟块内，从而可以显著提高对被检介质的近表面分辨率，隔声曾非的设入能有效的防止发射波在界面上直接反射到接收晶片上，各延迟块、晶片在屏蔽壳内组装后应满足以下关系式：

$F=\frac{L-H\·\mathrm{tg\α}}{\mathrm{tg}\left({\sin }^{-1}\frac{C_2}{C_1\·\sin \mathrm{\α}}\right)}$

式中：                L-晶片中心至隔声层中心距

                      H-延迟块高度

                      C₁-延迟块中声速

                      C₂-工件中声速

                      α-斜面与水平面夹角

                      F-焦距

实用中依据声波在工件中传播速度C₂，声波在工件中往返传播时间T由仪器仪表按被测件厚度h＝C₂T/2关系进行运算并显示记录。

Claims (2)

1.一种双晶超声测厚探头，含有一个屏蔽壳，壳内依次设有并列布置的左延迟块、隔声层、右延迟块，左、右延迟块与工件接触的面为一水平面，另一面为斜面，斜面上分别设有超声波发射晶片，超声波接收晶片，其特征是：左延迟块、右延迟块为矩形，边长2.5～4.5mm，边宽1.5～3.5mm，边高2.5～6mm，斜面与水平面角度为6°～9°；隔声层为矩形，边长0.3～1mm，边宽1.5～3.0mm，边高为2.5～6mm；超声波发射晶片，超声波接收晶片为矩形，边长2～4mm，边宽1～3mm，边高0.1～0.3mm。

2.根据权利要求1所述的双晶超声测厚探头，其特征是：延迟块用有机玻璃、丙烯酸树脂材料中之一种制为矩形；隔声层用浸蜡软木、环氧树脂材料中之一种制为矩形；超声波发射晶片，超声波接收晶片用石英、铌酸锂、锆钛酸铝材料中之一种制为矩形。