[發明專利]基于超聲檢測儀水浸探頭噴水耦合裝置的設計方法

有效

• 申請號: 201210174220.7
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102680585A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 徐志農;趙逸棟;林嘉穎;劉禹廷
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N29/28
• 分類號: G01N29/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于超聲波探傷技術領域，尤其是涉及一種基于超聲檢測儀水浸探頭噴水耦合裝置的設計方法。

背景技術

現代工業生產對金屬等工件的質量提出了較高的要求，這也促進了工件探傷技術的發展。超聲波探傷由于具備簡單、高效、探傷周期短、成本低廉等優點，一直成為工件探傷的主流方式。而在其基礎上衍生的水浸濕探頭檢測又是方興未艾的一種技術。這種技術通過水為耦合介質，將超聲波探傷儀發射的聲波導入檢測工件，極大程度減少了超聲波能量的損耗，但是對噴水探頭的設計提出了較高的要求。

目前，現有的超聲波噴水耦合探頭大多為單一的結構，工作時只能裝配一種超聲波探頭，使用有限頻率的聲波檢測金屬。這樣的探頭控制不夠靈活，也很難滿足日益增加的金屬探傷要求，并不能達到節能環保的要求。在目前已經問世的超聲波探頭中，如發明200920278316.1的“用于超聲測厚和探傷檢測的快門式噴水探頭裝置”具有自動打開快門，實現良好的噴水耦合測厚任務，但是不具備探傷功能，也無法根據檢測材料的不同對噴頭外形作出調整；再如發明03219895.7的“橫波噴水探頭”能夠有效提高檢測精度，但是結構設計得較為復雜，不利于裝拆和定期檢查。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種基于超聲檢測儀水浸探頭噴水耦合裝置的設計方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

步驟(1).測量超聲探頭的基本參數，包括探頭前端、中端、后端直徑與長度、發射超聲波的頻率；

1-1.通過游標卡尺測量獲得超聲探頭的前端直徑???????????????????????????????????????????????、前端長度、中端直徑、中端長度、后端直徑、超聲波發射面直徑；通過查詢得到超聲探頭的超聲波發射頻率M；

步驟(2).根據超聲探頭的基本參數，確定入水導管、固定蓋、混水腔殼、導流環、混水腔蓋、超聲探頭、過渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的參數；

2-1.?第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的內徑均為，且與超聲探頭前端的超聲波發射面直徑相等，即=?；

第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的長度分別為計算如下：

由超聲探頭數據測得：發射頻率為M、晶片直徑為、水中焦距值為;設聲束在聲透鏡、耦合介質、工件中都按直線傳播，為有機玻璃聲速；為耦合介質的聲速，其中耦合介質為水，則水中焦距值計算如下：

晶片曲率半徑計算如下：

設工件中聲波速度為，檢測工件的探測深度為，則第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的總長度近似公式如下：

2-2.根據截面不變的原則，過渡管道內壁直徑計算如下：

2-3.入水導管出水端設置有環形凸起，出水端貫穿固定蓋上圓形通孔后，與混水腔殼上的圓形通孔螺紋連接，設入水導管的數目為N(按使用方便的原則可取N值為任意正整數)，則入水導管內徑計算如下：

入水導管外徑；

2-4.混水腔殼和固定蓋均設置有N個圓形通孔、一個軸心通孔；其中固定蓋上的軸心通孔設置有橡皮防水圈，且固定蓋上軸心通孔直徑=，混水腔殼上的軸心通孔直徑=；超聲探頭前端穿過混水腔殼上的軸心通孔，后端穿過固定蓋上的軸心通孔，中端卡在固定蓋和混水腔殼之間；混水腔殼和固定蓋的N個圓心通孔都沿周向平均分布，且直徑大小相同，其中混水腔殼上的圓心通孔設置有內螺紋，與入水導管前端螺紋連接。

2-5.?混水腔蓋軸心設置有軸心通孔，軸心通孔設置有內螺紋，與過渡管道螺紋連接；混水腔蓋外邊緣設置有外螺紋，且與混水腔殼螺紋連接；

2-6.導流環外徑，內徑；導流環內徑中間徑向均勻分布有四個凸起，對稱凸起之間的距離；

步驟(3).確定入水導管、固定蓋、混水腔殼、導流環、混水腔蓋、超聲探頭、過渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的連接以及配合方式，使用solidworks軟件建立噴頭的三維模型并且導出設計圖紙。