[實用新型]一種多晶片多角度超聲橫波斜探頭

有效

• 申請號: 201720995983.6
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN207148049U
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 廖遠國;何翠香;杜小虎;孔祥利;朱建偉;李學聰;盧貴武;邵長金;周廣剛;孫曉亮;楊淑艷
• 申請（專利權）人: 北京環安工程檢測有限責任公司
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24;G01N29/04
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司11508
• 代理人: 曹曉斐

技術領域

本實用新型涉及一種超聲波探傷領域，更具體地說，它涉及一種多晶片多角度超聲橫波斜探頭。

背景技術

在各種工業無損檢測技術方法中，超聲波是一種非常有效的檢測方法，它具有穿透能力強、定位準確和靈敏度高等優點，超聲波能夠實現對金屬，特別是焊縫內部缺陷尺寸和深度位置的精確測量，尤其對焊縫內部裂紋、未熔合、未焊透、夾渣和氣孔等缺陷比較敏感，因而這種方式在無損檢測領域得到了非常廣泛的應用。

超聲檢測的實施要素主要包括專業技術人員、檢測設備與器材、檢測技術方法和工作空間環境等，在這些要素中檢測設備與器材起著決定性的作用，主要包括超聲波檢測儀、超橫波探頭、對比試塊和機械掃查裝置等，特別是超聲波探頭（超聲波換能器），它將電能轉換成高頻的機械振動，發射超聲波進入被檢測工件中。因此，超聲波探頭的結構與性能是超聲波檢測的基礎，對超聲波無損檢測技術起著至關重要的作用。

超聲波探頭根據不同的用途分為許多種類，有縱波直探頭、縱波斜探頭、橫波斜探頭、表面波探頭、爬坡探頭等等。其中縱波直探頭和橫波斜探頭在工作檢測中最為常見。

超聲波斜探頭的機構一般由吸聲材料、阻尼塊、外殼、接插頭、電纜線以及用于產生超聲波的壓電晶片等原件組成。超聲波探頭的基本工作原理是超聲波儀器電路產生的電脈沖波作用到具有壓電效應的壓電晶片上，使得壓電晶片產生逆壓電效，壓電晶片發生軸線方向和垂直軸線方向的徑向振動。壓電晶片徑向振動產生雜波被吸聲材料吸收，而軸向振動產生的超聲波聲速才是有用的聲束才是有用的聲束。壓電晶片振動方向即為超聲波質點振動方向，質點振動方向與超聲波聲束傳輸方向相同，則可推斷出壓電晶片軸向振動產生的有用聲束為縱波聲束，斜楔塊的超聲波聲速為有機玻璃的縱波聲束。當晶片接收到一個電脈沖完成一次逆壓電效應，將被固定在晶片上的阻尼塊阻止余震，減少超聲波余波。

現有的可參考授權公眾號為CN201653984U的中國實用新型文件，其公開了一種自動連續變角超聲波探頭，包括微型馬達和可變角探頭，微型馬達固定在可變角探頭上部；微型馬達上設有曲柄，可變角探頭的可轉動晶片處固定有擺桿，曲柄和擺桿間通過連桿連接。

上述實用新型用于鋼板對接焊縫探傷時，能在微型馬達驅動下連續改變探頭超聲波入射角，使探頭在焊縫邊一個合適的位置不動，便能完成對該位置所對應焊縫截面的掃查，然后沿該焊縫適合的位置直線移動探頭，便可完成對整條焊縫所有截面的掃查。

該實用新型通過曲柄和擺桿之間的連桿連接實現壓電晶片的連續轉動，但是，在實際使用中由于晶片的轉動角度時刻在變化，且其中包含較多無效的角度，其探頭直線移動時會出現部分位置恰好處在無效角度，產生漏檢的現象。

另外，常規的單晶片K值固定的超聲橫波斜探頭檢測角度單一、檢測范圍較小，為了能夠有效的對缺陷進行探測，檢測人員需要手持探頭按照規定沿焊邊在探頭移動區域做勻速的鋸齒形運動，這樣的鋸齒形掃查方式使得探頭磨損量相當大，且在檢測過程中，由于探頭磨損致使角度發生變化，還需要經常校驗靈敏度，以防止缺陷漏檢，采用常規探頭進行探檢，探傷質量較差而且探傷效率較低。

實用新型內容

針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種多晶片多角度超聲橫波斜探頭，實現探頭放置在固定位置就可在被檢對象或焊縫厚度方向上接近全面覆蓋掃查。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：

一種多晶片多角度超聲橫波斜探頭,用于接入超聲波設備并發出超聲波從而對工件焊縫進行探傷，包括探頭楔塊，所述探頭楔塊可耦合于工件表面；數個壓電晶片，所述數個壓電晶片設置于所述探頭楔塊上，其中，每個壓電晶片于探頭楔塊上的傾斜角度均不相同；當壓電晶片受激發時，壓電晶片產生的超聲波聲束于工件中的橫波折射角度為0°～90°從而實現對工件焊縫的全面覆蓋。

通過采用上述技術方案，通過將多個壓電晶片按照各自的方式排列在探頭楔塊上，并且每一個壓電晶片的傾斜角度以及超聲波入射角度均不相同，這樣，每一個壓電晶片同時受激發產生超聲波聲束對工件或者焊縫進行探傷，能夠實現將多晶片多角度超聲橫波斜探頭置于一個相對固定的位置或者移動范圍很小的區域內即可實現對工件或者焊縫厚度方向的全面覆蓋，不必采用傳統的鋸齒形掃查方式，操作較為簡單、探傷效率以及探傷效果較高。

較佳的，所述探頭楔塊具有一1/4圓弧面，所述數個壓電晶片沿該1/4圓弧面依次排列設置。

通過采用上述技術方案，將探頭楔塊設計呈1/4圓弧形楔塊，壓電晶片可以按照1/4圓弧依次自然排列設置，方便對壓電晶片的固定安裝。