[實(shí)用新型]一種超聲波聚束探頭

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720102668.2
• 申請日: 2007-09-29
• 公開（公告）號: CN201145686Y
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛曉光;李樹軍;郝曉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 河北省電力研究院
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24;G01N29/04
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 董金國

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種超聲波聚束探頭。

背景技術(shù)

超聲波探傷的主要目的是要盡量了解被探工件缺陷的性質(zhì)、大小和方位，這樣才能正確地評價(jià)工件的安全性。為了達(dá)到這一目的，就要求探傷時(shí)所用探頭盡量具有較高的分辨力，即在探頭聲場范圍內(nèi)能夠?qū)蓚€(gè)相鄰的缺陷區(qū)分開。為了得到較高的分辯力就要求探頭所發(fā)射的超聲波束盡可能窄，波束越窄，半擴(kuò)散角越小，則分辯力越高。現(xiàn)有普通超聲波探頭超聲波的發(fā)射與接收都是通過一個(gè)圓形壓電晶片來進(jìn)行，其缺點(diǎn)是由于聲束的擴(kuò)散作用，隨著距離的增加，探頭的分辯力下降；為了得到較高的分辯力，可以采用聚焦探頭，但是聚焦探頭也僅是聲束在焦點(diǎn)附近聚焦，遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的位置聲束發(fā)散分辯力較低，在實(shí)際探傷中就要求使用各種不同焦點(diǎn)距離的探頭，這樣成本高，使用繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種發(fā)射的超聲波波束在一定的聲程內(nèi)不擴(kuò)散，具有較高的分辯力的一種超聲波聚束探頭。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型由外殼、保護(hù)膜、阻尼塊、電纜線、壓電晶片組成；其特征在于所述的壓電晶片由圓環(huán)形發(fā)射晶片、圓形接收晶片、圓環(huán)形阻尼片組成；圓形接收晶片通過圓環(huán)形阻尼片嵌入圓環(huán)形發(fā)射晶片中，第一電纜線中的兩根電源線分別接圓形接收晶片的上、下端面；第二電纜線中的兩根電源線分別接圓環(huán)形發(fā)射晶片的上、下端面。

本實(shí)用新型有的益效果如下：本實(shí)用新型的超聲波晶片使超聲波在一定的聲程內(nèi)不擴(kuò)散，在探傷時(shí)獲得較高的分辯力。克服了普通超聲波探頭由于聲束擴(kuò)散導(dǎo)致的分辯率低的缺點(diǎn)；同時(shí)也避免了使用聚焦探險(xiǎn)頭其發(fā)射聲束只在焦點(diǎn)附近聚焦，在焦點(diǎn)附近的分辯力較高，而遠(yuǎn)離焦點(diǎn)附近則聲束發(fā)射使分辯力大大下降的缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的壓電晶片示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的環(huán)形發(fā)射晶片的超聲場示意圖。

在圖1-2中：1外殼、2保護(hù)膜、3圓環(huán)形發(fā)射晶片、4圓環(huán)形阻尼片、5圓形接收晶片、6電纜線、7阻尼塊、8電纜線。

具體實(shí)施方式

由圖1-2所示的實(shí)施例可知，它由外殼1、保護(hù)膜2、阻尼塊7、電纜線、壓電晶片組成；其特征在于所述的壓電晶片由圓環(huán)形發(fā)射晶片3、圓形接收晶片5、圓環(huán)形阻尼片4組成；圓形接收晶片5通過圓環(huán)形阻尼片4嵌入圓環(huán)形發(fā)射晶片3中，第一電纜線8中的兩根電源線分別接圓形接收晶片5的上、下端面；第二電纜線6中的兩根電源線分別接圓環(huán)形發(fā)射晶片3的上、下端面。

在本實(shí)施例中，圓環(huán)形發(fā)射晶片3的寬度d≤λ(例如：d可以選用2.36mm、1.18mm兩種規(guī)格)。圓環(huán)形發(fā)射晶片3的外徑小于等于Φ25mm(例如：其外徑可以選用Φ25mm、Φ20mm、Φ18mm、Φ14mm四種規(guī)格)。

本實(shí)施例的工作原理如下：

根據(jù)超聲場理論可知，相位相同的兩列波疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。對于一個(gè)寬度不大于一個(gè)波長的圓環(huán)形發(fā)射晶片發(fā)出的超聲波形成的超聲場如圖3所示。在聲束軸線上某一點(diǎn)，如圖3中X點(diǎn)，由于圓環(huán)形發(fā)射晶片各點(diǎn)發(fā)出的波同相位到達(dá)，產(chǎn)生相增干涉，聲束能量集中于聲束軸線上，聲束軸線上聲壓較高，而偏離軸線的各點(diǎn)，如圖3中X₁點(diǎn)，圓環(huán)形發(fā)射晶片上各點(diǎn)發(fā)出的超聲波由于超聲波傳到該點(diǎn)的距離不同，因而相位不同產(chǎn)生相消干涉，聲壓下降。由此可知，圓環(huán)形發(fā)射晶片發(fā)出的超聲波聲能大部分集中于聲束軸線上，產(chǎn)生聚束效應(yīng)，將圓環(huán)形發(fā)射晶片上各點(diǎn)發(fā)出的同相位到達(dá)聲束軸線的聲壓進(jìn)行積分，可以聲波軸線上的聲壓公式為：

P(x,R)=AJ02(2Rr/λX)---(1)]]>