[發明專利]一種可探測曲面工件的超聲相控陣探頭

在審

• 申請號: 201610073829.3
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105548370A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 鄭鋼豐;潘正;郭翔宇;夏皖東;鄭澤晨;李玲
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開一種可探測曲面工件的超聲相控陣探頭，所述探頭包括通過互成張角的兩夾板固定的柔性陣列換能器，柔性陣列換能器引出同軸電纜置于外殼之中并連接同軸電纜線接口；所述夾板上固定有用于改變柔性陣列換能器曲率的張角微調裝置。所述張角微調裝置包括通過螺紋配合內置于外殼中的螺桿、調節螺桿在外殼中螺紋前進或后退的旋鈕；所述螺桿一端與可轉動的夾板接觸，另一端與旋鈕接觸，構成當旋鈕轉動時、螺桿推動與之接觸的夾板使得兩夾板張角增大或減小的配合。所述兩夾板之間連接有彈簧。本發明結構簡單、可適應多種弧形工件而與工件充分接觸、提高探測質量；并且該探頭曲率可調節，可根據應用需求做出相應調整，適應性強。

技術領域

本發明涉及超聲相控陣探頭，具體的涉及一種可探測曲面工件的超聲相控陣探頭。

背景技術

現有技術中使用的傳感器探測面多為平面，但在實際應用中常常需要探測弧面工件(如鋼管，圓鋼等)的內部結構，此時平面傳感器與工件表面為點接觸或線接觸，這會造成接觸的不牢固，影響聲束質量從而無法滿足使用要求；并且檢測曲面形工件采用的一般方法是將工件分成多塊“類平面”部分完成整個工件的檢測，不僅費時、費力，還很難保證檢測精度；而利用雙探頭甚至多探頭對曲面工件進行探測，會增加成本并且耗時。

因此，本領域技術人員需要設計一種結構簡單、可適應多種弧形工件而與工件充分接觸、提高探測質量的可探測曲面工件的超聲相控陣探頭。

發明內容

針對上述不足，本發明提供了一種結構簡單、可適應多種弧形工件而與工件充分接觸、提高探測質量的可探測曲面工件的超聲相控陣探頭。其實質上為一種柔性的可適應多種曲率半徑弧面的超聲相控陣傳感器，該探頭曲率可調節，避免出現探頭只適用于檢測面曲率一致的工件探測。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種可探測曲面工件的超聲相控陣探頭，所述探頭包括通過互成張角的兩夾板固定的柔性陣列換能器，柔性陣列換能器引出同軸電纜置于外殼之中并連接同軸電纜線接口；所述夾板上固定有用于改變柔性陣列換能器曲率的張角微調裝置。

優選的，所述兩夾板的一端相對可轉動的鉸接為一體，其中一個夾板固定在外殼上。

進一步的，所述張角微調裝置包括通過螺紋配合內置于外殼中的螺桿、調節螺桿在外殼中螺紋前進或后退的旋鈕；所述螺桿一端與可轉動的夾板接觸，另一端與旋鈕接觸，構成當旋鈕轉動時、螺桿推動與之接觸的夾板使得兩夾板張角增大或減小的配合。

進一步的，所述螺桿上裝有凹槽滑輪，在與螺桿接觸的夾板上設有配合凹槽滑輪卡合的一段導軌；所述凹槽滑輪卡合在該導軌中構成固定螺桿在夾板上的運動軌跡、使螺桿移動時夾板不發生擺動的配合。

進一步的，所述兩夾板之間連接有用于使張角隨螺桿后退而自動減小的彈簧。

進一步的，所述柔性陣列換能器包括依次粘結的柔性匹配層、壓電陶瓷晶片構成的振元、聚氨酯片、柔性阻尼背材；其中，所述聚氨酯片設有穿孔，在孔中電鍍填充銅，在穿孔兩邊分別附著振元和銅電極，銅電極另一面貼附柔性阻尼背材。

進一步的，所述柔性匹配層采用環氧樹脂材料；所述柔性阻尼背材采用包括聚氨酯和金屬粉末的聚氨酯吸聲吸波材料。

進一步的，當探頭工作頻率為5Hz時，所述柔性陣列換能器設為16個振元，間距為0.55mm，振元寬度為0.5mm，振元長度為8.75mm，整個陣列長度為9mm。

進一步的，所述柔性陣列換能器呈弧形，對應的圓心角不小于120°，即兩夾板的張角最小為60°；兩夾板的張角最大可至柔性陣列換能器呈可探測平面工件的拉直狀態。

進一步的，所述彈簧在柔性陣列換能器被拉直時形變達到最大值。

本發明的有益效果在于：