[實用新型]相控陣超聲導波探頭

有效

• 申請號: 201520020371.6
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN204389449U
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 付汝龍;陳建華;林齊梅;林丹源;彭斯婷;詹紅慶;陳偉
• 申請（專利權）人: 廣東汕頭超聲電子股份有限公司
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24
• 代理公司: 汕頭市潮睿專利事務有限公司 44230
• 代理人: 林天普;丁德軒

技術領域

本實用新型涉及一種超聲檢測探頭，尤其涉及一種用于薄板工件檢測的相控陣超聲導波探頭。

背景技術

對于薄板工件，采用橫波斜入射一次波及二次波探傷，或者縱波垂直入射探傷等傳統的超聲波探傷方法是很困難的，而超聲導波卻非常適合薄板工件的大面積快速檢測，超聲導波的產生機理是超聲波在空間有限的介質內多次往復反射并進一步產生復雜的疊加干涉以及幾何彌散形成的。

進行導波檢測的關鍵部件超聲導波探頭，傳統的超聲導波探頭為單晶片探頭結構，由單晶片探頭產生一束導波，檢測的覆蓋范圍是一條聲束線，通過移動單晶片探頭實現面積的覆蓋，無法同時觀測一定面積的掃查圖像；或者是采用環狀多晶片探頭，探頭全部晶片同時激勵產生多束導波，對一定面積范圍內進行檢測，但該應用主要用于管道檢測，同時該檢測一般不采用相控陣聚焦的方式。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種相控陣超聲導波探頭，這種相控陣超聲導波探頭能夠更準確檢測薄板工件的缺陷，而且檢測效率更高。采用的技術方案如下：

相控陣超聲導波探頭，其特征是：包括相控陣超聲探頭和超聲導波楔塊；超聲導波楔塊具有底面、與底面相對的斜面，以及與底面、斜面相鄰的豎直側面；豎直側面上開設有斜向矩形槽，斜向矩形槽的兩端分別延伸至底面和斜面上；相控陣超聲探頭包括探頭本體和陣列晶片，陣列晶片包括多個條狀矩形晶片；相控陣超聲探頭安裝在超聲導波楔塊的斜面上，相控陣超聲探頭與超聲導波楔塊之間通過耦合劑緊密結合，相控陣超聲探頭中的陣列晶片沿斜向矩形槽的深度方向排列在斜面上，并且各個條狀矩形晶片均處于斜向矩形槽的下方；斜向矩形槽的深度至少跨過8個條狀矩形晶片的中心聲束。

上述相控陣超聲探頭的陣列晶片由復合材料制成，用機械方法切割成多個條狀矩形晶片，每個條狀矩形晶片可單獨激發，陣列晶片形式為線性陣列。

從斜向矩形槽的一側開始，對各個條狀矩形晶片進行編號，例如，按順序1、2、3、……、64進行排序；假設斜向矩形槽的深度跨過N個條狀矩形晶片，采用相控陣方式激勵相控陣超聲導波探頭時，第1次激勵的晶片為序號1至N，第2次為2至N+1，第3次為3至N+2，……，每次激勵均采用相同的聚焦法則，第1次至第N次激勵產生的超聲波經斜向矩形槽反射后垂直入射薄板工件，經薄板工件底面反射后作為耦合監控信號，耦合監控信號用于超聲探頭的耦合情況監控，而第N+1次至最后一次激勵產生的超聲導波經楔塊直接入射薄板工件，沒有經過斜向矩形槽反射的作為檢測信號，這些檢測信號用于判斷薄板工件是否存在缺陷。由于采用超聲導波楔塊以及陣列晶片進行大面積檢測，一方面大量減少相控陣超聲導波探頭在薄板工件表面上的移動次數，大幅度提高了檢測效率，而且檢測區域邊緣的重疊覆蓋，避免了缺陷的漏檢測，使得檢測結果更加準確；另外，通過在超聲導波楔塊的豎直側面上開設斜向矩形槽，經斜向矩形槽反射后的信號作為耦合監控信號，沒有經斜向矩形槽反射的檢測信號，作為薄板工件是否有缺陷的判定信號，耦合監控信號與檢測信號相配合對薄板工件的缺陷進行判斷，進一步提高檢測結果的準確性。

作為本實用新型的優選方案，所述陣列晶片中條狀矩形晶片的數量為64個。

作為本實用新型的優選方案，所述條狀矩形晶片的頻率為5MHz。

作為本實用新型的優選方案，所述斜向矩形槽的長度方向與所述底面的夾角β為：β=90°-0.5α，其中α為超聲波束在超聲導波楔塊內的入射角。斜向矩形槽與底面的夾角根據Snell定律進行確定，即是，斜向矩形槽的長度方向與底面的夾角β為：β=90°-0.5α，其中α為超聲波束在超聲導波楔塊內的入射角，使得超聲波的聲束入射到斜向矩形槽反射之后垂直入射進入薄板工件，

作為本實用新型的優選方案，所述超聲導波楔塊的斜面上開設有四個安裝定位孔，所述探頭本體通過四個螺釘安裝在超聲導波楔塊上。

作為本實用新型的優選方案，所述陣列晶片中各個條狀矩形晶片之間的間距為0.6mm。

作為本實用新型進一步的優選方案，所述超聲導波楔塊的斜向矩形槽的深度為5mm，斜向矩形槽的深度跨過8個條狀矩形晶片的中心聲束。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點：