[發(fā)明專利]一種組合式超聲波探頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710044397.4
• 申請(qǐng)日: 2007-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN101358949A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳杰;耿伯成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N29/24
• 分類號(hào): G01N29/24;G01N29/04
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所
• 代理人: 樓仙英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲波探傷領(lǐng)域，特別的，涉及一種可同步對(duì)縱向缺陷、 橫向缺陷以及分層缺陷進(jìn)行超聲波檢測(cè)的組合探頭。

背景技術(shù)

超聲波探頭又稱作超聲波換能器，它是實(shí)現(xiàn)電能和聲能相互轉(zhuǎn)換的一種 器件，并且也是實(shí)現(xiàn)超聲波檢測(cè)的關(guān)鍵部件。通常的超聲波探頭分為縱波直 探頭和橫波斜探頭兩大類。其中，縱波直探頭主要用于檢測(cè)與金屬工件探測(cè) 面平行的缺陷，如分層、夾雜、縮孔等缺陷；橫波斜探頭主要用于檢測(cè)與金 屬工件探測(cè)面有一定夾角的缺陷，如裂紋、折疊等缺陷。

現(xiàn)有技術(shù)中，用于手工探傷的探頭有：縱波單晶片直挺探頭、縱波雙晶 片直挺探頭、縱波多晶片組合探頭、橫波單晶片斜探頭、橫波雙晶片斜探頭、 橫波多晶片組合探頭。雖然探頭的種類很多，但是，上述的各種探頭只能探 測(cè)同一種取向的缺陷。由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求對(duì)每個(gè)工件都進(jìn)行縱波探傷和橫波 探傷，因此根據(jù)現(xiàn)有的探頭技術(shù)，對(duì)工件的探傷需要先用直探頭對(duì)工件進(jìn)行 縱波探傷，然后再用斜探頭對(duì)工件進(jìn)行橫波探傷。而這樣的探傷方法雖然能 夠保證探傷質(zhì)量，但是探傷效率較低，不利于大批量工件的探傷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種組合式超聲波探頭，該探頭能夠在一次探傷 過程中同步完成對(duì)工件縱向缺陷、橫向缺陷、分層缺陷等各類缺陷的檢測(cè)。

本發(fā)明的組合式超聲波探頭在探頭的底部設(shè)有正向橫向探頭晶片、正 向縱向探頭晶片、雙晶分層探頭、反向縱向探頭晶片和反向橫向探頭晶片， 所述各探頭晶片和雙晶分層探頭分別與其對(duì)應(yīng)的電極插口相連。

為了避免檢測(cè)橫向缺陷的橫波聲束與檢測(cè)縱向缺陷的橫波聲束相互 之間發(fā)生波形干擾，因此，須將正向橫向探頭晶片和反向橫向探頭晶片設(shè) 置在底部的兩端，以使聲波向兩側(cè)傳播。另外，在組合式超聲波探頭中， 為防止晶片間的超聲波發(fā)生內(nèi)部相互干擾，因此須在各晶片之間都設(shè)置有 隔聲層。

當(dāng)所述組合式超聲波探頭與工件耦合時(shí)，通過正向橫向探頭晶片、反 向橫向探頭晶片、正向縱向探頭晶片和反向縱向探頭晶片對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行 橫波探傷。其中正向橫向探頭晶片與反向橫向探頭晶片從兩相對(duì)方向檢測(cè) 工件的橫向缺陷，正向縱向探頭和反向縱向探頭從兩相對(duì)方向檢測(cè)工件的 縱向缺陷。而雙晶分層探頭對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行縱波探傷以檢測(cè)工件的分層缺 陷。

上述用于檢測(cè)縱向缺陷、橫向缺陷的探頭晶片的位置設(shè)置需要考慮工 件中所得到的折射角。最佳的，為了保證工件中得到45°的折射角，將 探頭晶片與水平面呈27°傾斜。內(nèi)置于上述雙晶分層探頭的各晶片其位 置設(shè)置需要能夠保證探測(cè)分層缺陷的需求，最佳的，雙晶分層探頭中的各 晶片與水平面呈5°傾斜。

為了使組合式超聲波探頭能夠快速準(zhǔn)確的檢測(cè)到工件的缺陷，采用復(fù) 合材料來制作探頭晶片。更佳的，所述探頭晶片復(fù)合材料可以由四氧化三 鉛，二氧化鎬，二氧化鈦，五氧化二鈮，三氧化二銻，碳酸鍶等成分組成。

探頭晶片通過對(duì)上述原料進(jìn)行燒結(jié)、研磨而成形，并在成形后進(jìn)行極 化處理。通過這樣的工藝，可以提高壓電晶片的壓電性能，晶片的均勻度 及晶片厚度尺寸的精度。

在探頭晶片的上部設(shè)有阻尼吸收塊，用于向探頭晶片發(fā)送或接收信 號(hào)。因此超聲波探頭的靈敏度、信噪比好壞除了與晶片成分有關(guān)外，更與 阻尼吸收塊的吸聲阻尼材料有關(guān)。本實(shí)用新型中的吸聲阻尼材料也為復(fù)合 材料，更佳的，對(duì)于使用上述成分配比而制成的晶片，其吸聲阻尼材料由 環(huán)氧，鎢粉，紅丹，橡膠，二硫化銅等成分組成。

所述組合式超聲波探頭還包括耦合水進(jìn)水口和耦合水出水口，在實(shí)際 探傷過程中，當(dāng)探頭與工件耦合時(shí)，由于耦合水不斷地在組合式探頭的水 腔中流進(jìn)流出，因而在組合式探頭與工件間形成了一層水膜。

由于采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，因而得到了如下有益效果：

1)組合式探頭的設(shè)計(jì)集合了雙向檢測(cè)功能，縱、橫向缺陷檢測(cè)功能 和分層缺陷檢測(cè)功能，一次探傷就可完成多種取向缺陷的檢測(cè)，與現(xiàn)有探 頭探傷方式相比，探傷工作效率可提高5倍以上。

2)由于在探傷過程中在工件表面和探頭間形成了一層穩(wěn)定水膜，更 有利于超聲波信號(hào)穩(wěn)定傳播，提高了探傷質(zhì)量。并且替代了現(xiàn)有人工噴涂 機(jī)油進(jìn)行耦合的方式，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了對(duì)環(huán)境的污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述組合式超聲波探頭實(shí)施例的剖視圖；

圖2為圖1中沿B-B的剖視圖；