[發明專利]接觸式激光超聲探頭裝置

無效

• 申請號: 201110183586.6
• 申請日: 2011-07-01
• 公開（公告）號: CN102279226A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 楊先明;龍絨蓉
• 申請（專利權）人: 煙臺富潤實業有限公司
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及金屬和非金屬材料超聲無損檢測系統技術領域，具體來講就是一種接觸式超聲探頭裝置。

背景技術

目前超聲波無損檢測系統所使用的探頭都是以利用壓電效應原理制作的，即采用電磁激勵石英晶片來產生超聲波，返回的缺陷超聲波信號通過壓電晶片轉換成電信號，再經過濾波、降噪、放大后傳到軟件系統進行數據分析。

目前采用壓電效應原理制作的超聲探頭，一次只能產生縱波、橫波和表面波其中的一種，如果需要同時產生縱波、橫波和表面波，需要用三個不同的超聲探頭，增加了檢測空間，容易產生檢測盲區；并且實時性比較差，難以實現在線檢測。由于壓電超聲探頭一般頻率為MHz，對于要求檢測精度高的如航天航空及特殊行業的產品，要求超聲探頭達到GHz的檢測頻率，用壓電超聲探頭難以實現。

發明內容

本發明為解決上述問題而提供一種接觸式超聲探頭裝置。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種接觸式超聲探頭裝置，它包括依次連接的激光發生器、光纖、光聲轉換器和寬帶接收器，

所述激光發生器用于產生脈沖激光，脈沖激光經過光纖發射到光聲轉換器；

所述光聲轉換器用于將脈沖激光轉化為超聲波，并將超聲波發射到被測產品上；

所述寬帶接收器用于接收從被測產品內部反射回的超聲波，并將其轉化為電信號，并將電信號輸出至外部的軟件系統進行數據分析。

進一步的，所述光聲轉換器將脈沖激光轉化為超聲波，并通過光聲轉換器上的耦合劑將超聲波傳導至被測產品內部。

進一步的，所述耦合劑為水或甘油制成。

進一步的，所述脈沖激光射到光聲轉換器上發生無輻射躍遷產生超聲波。

進一步的，所述激光發生器采用紅寶石激光發生器。

本發明的有益效果是：空間分辨率高；采用激光激發超聲波，能一次同時產生縱波、橫波、頭波和表面波，沒有檢測盲區；采用寬帶接收器作非接觸式對心接收返回的超聲波信號，可同時接收到縱波和橫波，根據測量的聲速和被測材料的密度，可以計算出被測材料的彈性模量和泊松比，這是普通壓電探頭難以實現的功能。

附圖說明

圖1為本發明結構框圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

如圖1所示，一種接觸式超聲探頭裝置，它包括依次連接的激光發生器、光纖、光聲轉換器和寬帶接收器，

所述激光發生器用于產生脈沖激光，脈沖激光經過光纖斜射到光聲轉換器；

所述光聲轉換器用于將脈沖激光轉化為超聲波，并通過光聲轉換器上的傳導介質將超聲波傳導至被測產品內部；

所述寬帶接收器用于接收從被測產品內部反射回的超聲波，并將其轉化為電信號，并將電信號輸出至外部的軟件系統進行數據分析。

紅寶石激光發生器產生的脈沖激光經過光纖，斜射到光聲轉換器上，發生無輻射躍遷和化學作用產生超聲波，即向被測產品發射超聲波，超聲波通過水或甘油耦合劑傳導到被測產品內部，被測產品有超過空間分辨率的缺陷時，有部分超聲波發生反射，被寬帶接收器轉換為電信號，經過濾波、降噪、放大后傳到軟件系統進行數據分析。?

脈沖激光斜射到光聲轉換器上，被照射處的電子吸收光子能量，躍遷至高能態；處于高能態的電子通過輻射躍遷即發光，無輻射躍遷即與光聲轉換器的晶格相碰撞把多余的能量交給晶格，引起照射處光聲轉換器溫度升高，局部溫度升高引起晶格動能的增加，如果該動能還在光聲轉換器的彈性限度之內，為熱彈作用；如果晶格動能超過彈性限度，晶格內部電子發生斷鍵，為熔融效應，晶格發生熱彈作用或出現熔融效應時，會釋放多余能量而返回基態；其中熱彈作用或出現熔融效應皆可產生超聲波，由于熱彈作用激發超聲波的效率比較低，因為本裝置采用熔融效應激發超聲波，為避免光聲轉換器表面受損，采用水或甘油作為耦合劑除提高超聲波傳輸效率，另外還可以起到降溫作用，避免光聲轉換器因溫度過高表面受損。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。