[實(shí)用新型]一種超聲波檢測(cè)傳感器及具有其的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720116732.6
• 申請(qǐng)日: 2017-02-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206515298U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張超;劉福春
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N29/14
• 分類(lèi)號(hào): G01N29/14;G01N29/04
• 代理公司: 北京航信高科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11526
• 代理人: 周良玉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波檢測(cè)傳感器及具有其的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

FGH95材料主要用于高壓渦輪盤(pán)，F(xiàn)GH95材料具有晶粒細(xì)小、組織均勻、無(wú)宏觀(guān)偏析、合金化程度高、屈服強(qiáng)度高、疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)，但其自身的三大缺陷—夾雜物、熱誘導(dǎo)孔洞和原始顆粒邊界(PPB)對(duì)其性能具有嚴(yán)重的影響，甚至?xí)苯訉?dǎo)致渦輪盤(pán)斷裂失效，進(jìn)而造成災(zāi)難性的后果。為保證渦輪盤(pán)的內(nèi)部質(zhì)量主要采用傳統(tǒng)水浸超聲波檢測(cè)?，F(xiàn)有的技術(shù)缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)主要是利用超聲波在材料中傳播，一次完成檢測(cè)面到底面距離間的缺陷。聲波在材料中傳播能量不集中，可能導(dǎo)致微小缺陷底波反射不高甚至無(wú)法發(fā)現(xiàn)微小缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種超聲波檢測(cè)傳感器及具有其的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，以解決或至少減輕背景技術(shù)中所存在的至少一處的問(wèn)題。

為了克服現(xiàn)有超聲波檢傳感器不利于微小夾雜物和PPB缺陷檢測(cè)造成漏檢的原因，本專(zhuān)利通過(guò)改變現(xiàn)有超聲波檢測(cè)傳感器中的壓電晶片形狀。即將原有平面晶片改為球面晶片。使發(fā)射的聲波在材料中匯聚，利用集中的能量發(fā)現(xiàn)細(xì)小的缺陷。本專(zhuān)利設(shè)計(jì)的理論依據(jù)為：

Ф＝λf/D

L＝F²/N

F＝R/(1-C_水/C_透鏡)

Ф—焦點(diǎn)直徑

L—焦柱長(zhǎng)度

F—焦距

N—近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度。

在實(shí)際檢測(cè)中，超聲波檢測(cè)傳感器是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，本專(zhuān)利設(shè)計(jì)的傳感器主要是利用帶有曲率的壓電晶片將傳感器發(fā)射的發(fā)散超聲波聚集成具有一定長(zhǎng)度小焦點(diǎn)聚焦，利用有效的小的焦點(diǎn)直徑和有效的焦柱長(zhǎng)度。在檢測(cè)過(guò)程中，利用發(fā)射集中的能量集中區(qū)域(焦柱長(zhǎng)度L、焦點(diǎn)直徑Ф內(nèi))超聲波聲場(chǎng)檢測(cè)缺陷，集中的能量在缺陷表面獲得更大的缺陷反射能量，在示波器上獲得較高的缺陷反射波高，以便發(fā)現(xiàn)微小的缺陷。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：提供一種超聲波檢測(cè)傳感器，包含球面壓電晶片，所述球面壓電晶片的曲率半徑為6～10mm，所述球面壓電晶片的外凸面朝向傳感器的超聲波發(fā)射端，所述球面壓電晶片的內(nèi)凹面朝向被檢測(cè)零件。

優(yōu)選地，所述球面壓電晶片的厚度為0.6～1mm。

優(yōu)選地，所述球面壓電晶片的材料為鋯鈦酸鉛陶瓷。

優(yōu)選地，所述球面壓電晶片的曲率半徑為8mm，厚度為0.8mm。

本實(shí)用新型還提供了一種超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，所述超聲波檢測(cè)系統(tǒng)包含如上所述的超聲波檢測(cè)傳感器。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型的超聲波檢測(cè)傳感器將傳統(tǒng)的平面壓電晶片換成球面壓電晶片，利用球面壓電晶片將發(fā)散聲波匯聚成聚焦聲束，使超聲波能量集中，利用集中的能量發(fā)現(xiàn)細(xì)小的缺陷，可以避免由于微小缺陷形成的裂紋源，導(dǎo)致渦輪盤(pán)在試車(chē)過(guò)程中斷裂，提高零件使用的可靠性。傳感器發(fā)射的能量比較集中，檢測(cè)缺陷靈敏度高。本實(shí)用新型的傳感器的接口連接形式不變，可以與原有檢測(cè)儀器相連接，無(wú)需更換檢測(cè)設(shè)備。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的超聲波檢測(cè)傳感器的原理示意圖。

其中，1-球面壓電晶片，2-焦柱。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。