[發明專利]一種超聲相控陣換能器聲場掃查的高剛度三坐標掃查架

有效

• 申請號: 201210498810.5
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103018341B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 肖定國;徐春廣;鄧明愷;張凱;王洪博;王立久;趙新玉;潘勤學;周世圓
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N29/30
• 分類號: G01N29/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及超聲無損檢測領域，特別涉及超聲相控陣換能器聲場測量，是一種超聲相控陣換能器聲場掃查的高剛度三坐標掃查架。

背景技術

超聲相控陣檢測技術是一種新的超聲波檢測技術。超聲相控陣換能器是用若干壓電陣元組成的陣列換能器，通過對其各陣元激勵信號的相位控制，實現對其聲束的偏轉和聚焦控制。與單陣元超聲檢測技術相比，超聲相控陣技術具有以下優點：

（1）采用電子方法控制聲束聚焦和偏轉，可以在不移動或少移動探頭的情況下進行快捷的掃查，提高檢測速度。

（2）具有良好的聲束可達性，能對復雜幾何形狀的工件進行探查。

（3）通過優化控制焦點尺寸、焦區深度和聲束方向，可使檢測分辨力、信噪比和靈敏度等性能得到提高。

基于以上優點超聲相控陣換能器已越來越廣泛的被應用于超聲無損檢測中，超聲相控陣換能器作為超聲相控陣無損檢測的核心部件，其性能對檢測的效果至關重要，應當在使用前進行測量和確認。本發明設計了一種用于超聲相控陣換能器聲場特性測量的高剛度三坐標掃查架。

發明內容：

本發明提供一種適用于超聲相控陣換能器聲場掃查的高剛度三坐標掃查架。該掃查架具有剛度高，穩定性好，運動平穩等特點，最大程度的減弱了振動和變形給聲場測量帶來的誤差。配合超聲相控陣換能器聲場電子測量系統可實現超聲相控陣換能器的焦距，焦點尺寸以及聲束偏轉角和聲束擴散角的自動測量。

本發明超聲相控陣換能器聲場掃查的高剛度三坐標掃查架包括了基架和X，Y，Z三個方向的運動單元，基架是由若干根鋁合金立柱構成，各支柱間通過穿透式螺栓連接，而非傳統的角鐵連接，從而大大提高了掃查架的整體剛度。各運動單元采用滾珠絲桿傳動，滾珠絲杠螺母副采用雙螺母預緊，其預緊力約為最大軸向負荷的三分之一。各軸的驅動電動機采用法蘭安裝方式固定在運動單元上。

在X方向運動單元上采用整體式導軌導向，采用了兩套運動單元，兩根導軌，雙電機驅動，從而提高了X軸運動導向剛度。Y軸方向直線運動單元的兩個導軌采用大跨距設計，提高了Y軸滑塊的剛度，繼而提高了連接在Y軸滑塊上的Z軸直線運動單元的穩定性。針對水聽器和超聲相控陣換能器的固定，分別設計了L形板、尼龍塊、探桿、連接件和各自的夾持裝置，對于水聽器的固定，先通過螺栓將尼龍塊固定在Z方向運動單元的滑塊上，再通過頂絲將探桿固定在尼龍塊上，探桿和水聽器夾持裝置間通過一個雙頭螺紋連接件連接，最后通過兩個頂絲將水聽器固定在水聽器夾持裝置上，從而保證了水聽器與探桿的垂直度。對于超聲相控陣換能器的固定，先通過T形螺母將L形板固定在基架上，接著用同樣的方法固定尼龍塊、探桿和超聲相控陣換能器夾持裝置，最后通過螺釘將超聲相控陣換能器固定在夾持裝置上。

綜以上所采取的技術方案，現實了本發明的目的。

本發明的有益效果是：采用本發明方法實現的三坐標掃查架，結構緊湊，剛度高，有利于保證聲場測量結果的準確性和精確性。

附圖說明：

圖1本發明超聲相控陣換能器聲場掃查架整體結構圖

圖2本發明基架各立柱間連接結構圖

圖3 Y軸運動單元支架

圖4本發明水聽器夾持裝置結構圖

圖5本發明超聲相控陣換能器夾持裝置結構圖

圖6本發明X軸導軌座連接方式

在圖1-6中，1：基架；2：Y軸支架1；3：X軸運動單元1；4：X軸聯軸器；5：X軸電機法蘭；6：X軸電機；7：Z軸運動單元；8：Z軸聯軸器；9：Z軸電機；10：Z軸電機法蘭；11：Y方向運動單元；12：Y軸聯軸器；13：Y軸電機；14：Y軸電機法蘭；15：Y軸支架2；16：X方向運動單元；17：L形板；18：水聽器夾持裝置；19：探桿；20：超聲相控陣換能器夾持裝置；21：鋁合金立柱；22：內六角螺釘；23：X軸滑塊；24：水聽器頂絲；25：連接件；26：水聽器；27：超聲相控陣換能器；28：T形螺母；29：內六角螺栓；30：X軸運動導軌座

具體實施方案：