[發明專利]復合材料T形連接區液體自耦合超聲換能器及檢測方法

有效

• 申請號: 201611199124.2
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106770683B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 劉松平;劉菲菲;李樂剛;白金鵬;傅天航
• 申請（專利權）人: 中航復合材料有限責任公司
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24;G01N29/28;G01N29/265;G01N29/04;G01N29/06
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

1.一種復合材料T形連接區液體自耦合超聲換能器，其特征是，液體自耦合超聲換能器(1)由超聲傳感單元(1A)、外殼(1B)、耦合腔(1C)、連接座(1D)、液體耦合劑(1E)和封蓋(1F)組成，

外殼(1B)由一圓柱體加工而成，外殼(1B)的上端加工一同軸半通孔，其內徑為φ₂，外殼(1B)的下端加工一貫通圓孔，貫通圓孔的內徑為φ₁，貫通圓孔的內徑φ₁大于半通孔內徑φ₂，在外殼(1B)的下端形成內圓凸臺，外殼(1B)的下端加工有外螺紋M₁，外殼(1B)的上端面加工有4個均布的螺紋孔，

超聲傳感單元(1A)由壓電晶片、聲學透鏡、阻尼塊、正負電極連接線組成，其中，正負電極連接線的一端分別與壓電晶片的正負端連接，壓電晶片上端再與阻尼塊通過樹脂膠接在一起，聲學透鏡與壓電晶片下端粘接，封裝為超聲傳感單元(1A)，將封裝后的超聲傳感單元(1A)通過樹脂封裝在外殼(1B)中，并使超聲傳感單元(1A)的下端面與外殼(1B)下端面凸臺面齊平；

連接座(1D)與封蓋(1F)固定在一起，正負電極連接線的另一端分別與連接座(1D)上的正負端連接，封蓋(1F)固定在外殼(1B)上端面，

耦合腔(1C)為一錐形體，此錐形體內部加工有一貫通的錐形通孔，此錐形通孔的上端內徑大小與φ₁相同，下端內徑為φ₃，通孔的上端加工有內螺紋，此螺紋與M₁匹配，耦合腔(1C)內壁表面進行毛化處理，耦合腔(1C)內部容積為V₁，液體耦合劑(1E)位于耦合腔(1C)內部，

耦合腔(1C)內部容積V₁的確定方法為：

其中，

ρ為耦合劑(1E)的密度，

g為重力加速度，

F_r為液體耦合劑(1E)作用在耦合腔(1C)內壁徑向力，

F_a為液體耦合劑(1E)在耦合腔(1C)內壁表面產生的吸附力，

K為液體耦合劑(1E)與耦合腔(1C)內壁直徑的摩擦系數，

P₀為大氣壓，

π為常數，約為3.14159。

2.根據權利要求 1中所述的一種復合材料T形連接區液體自耦合超聲換能器，其特征是，超聲換能器(1)的耦合腔(1C)下端內徑φ₃和壁厚h根據被檢測復合材料結構中T形連接區的幾何特征進行選擇，φ₃的取值范圍為2mm-6mm，h的取值范圍為0.5mm-2mm。

3.根據權利要求 1中所述的一種復合材料T形連接區液體自耦合超聲換能器，其特征是，根據被檢測復合材料結構中T形連接區(6)的缺陷檢出要求，選擇非聚焦和聚焦超聲傳感單元(1A)，用于不同檢測要求的復合材料結構中T形連接區(6)超聲檢測。

4.根據權利要求 1中所描述的一種復合材料T形連接區液體自耦合超聲換能器，其特征是，超聲換能器(1)選用寬帶窄脈沖超聲換能器，且

這里，

——為超聲換能器(1)的帶寬，

——為超聲單元(2)的帶寬，

——為超聲換能器(1)的中心頻率。