[發明專利]一種用于粗晶材料焊縫檢測的水平剪切波換能器

在審

• 申請號: 201910446929.X
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN110057913A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 劉書宏;朱旭晨;丁菊
• 申請（專利權）人: 上海市特種設備監督檢驗技術研究院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/24;G01N29/22
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發明涉及一種用于粗晶材料焊縫檢測的水平剪切波換能器，包括換能器本體、用于封裝換能器本體的外殼，以及用于承載所述換能器本體的楔塊和連接于楔塊端部的吸聲層；采用楔塊將水平剪切波以一定角度傳播進入焊縫中，并采用吸聲層消除楔塊中多余的聲波。與現有技術相比，本發明具有結構簡單、檢測結果準確、使用方便、便于安裝等優點。

技術領域

本發明涉及一種導波換能器，尤其是涉及一種用于粗晶材料焊縫檢測的水平剪切波換能器。

背景技術

水平剪切波是質點振動方向與工件表面平行的橫波。傳統超聲在檢測粗晶材料焊縫時，由于焊縫晶粒粗大，會改變聲波的傳播方向并產生大量雜波信號。水平剪切波由于振動方向與橫波不同，受粗晶材料的影響很小，是理想的粗晶材料焊縫檢測波形。

中國專利CN106093209A公布了一種磁致伸縮相控陣水平剪切導波換能器，多個磁致伸縮薄片陣元均由各自的磁致伸縮薄片、直流偏置線圈和交流線圈組成，兩線圈正交纏繞在磁致伸縮薄片上，各陣元的線圈端經各自接口與總接口連接；交流線圈經線路切換裝置能與功率放大電路模塊相連；或經線路切換裝置能與信號調理方法電路模塊相連；交流線圈作為檢測線圈，直流偏置線圈提供直流偏置磁場，多個磁致伸縮薄片陣元組成一維線陣。該專利技術提供一種磁致伸縮相控陣SH(水平剪切)導波換能器，能夠實現SH導波模式的精確控制和全面掃查。但是上述的專利技術以及常見的磁致伸縮激勵的水平剪切波并非斜入射，無法對焊縫進行檢測。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于粗晶材料焊縫檢測的水平剪切波換能器，本發明的換能器能能夠實現水平剪切波的斜入射，從而實現對粗晶材料焊縫的檢測。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于粗晶材料焊縫檢測的水平剪切波換能器，包括換能器本體和用于封裝換能器本體的外殼，還包括用于承載所述換能器本體的楔塊和連接于楔塊端部的吸聲層。

本發明采用具有一定傾斜角度的楔塊，將換能器本體產生的水平剪切波以一定角度傳播進入焊縫中，并且在楔塊的端部設置吸聲層消除楔塊中多余的聲波，從而實現改變水平剪切波的入射方向以及實現對粗晶材料焊縫的精確檢測。

所述楔塊的材質為有機玻璃或碳鋼；所述楔塊的斜面與地面之間的夾角為27～70°。

有機玻璃的聲阻抗為3.2*103MPa/s,聲透過性能優異，可以與不同材料的被檢測對象實現聲阻抗匹配。當檢測鋼質焊縫時，推薦采用碳鋼作為楔塊，檢測非金屬材料時推薦采用有機玻璃。由于材質與被檢測材料相同或相近，聲能量損失最小。通過楔塊的作用，可以實現水平剪切波的傾斜入射，推薦楔塊角度為27°至70°。楔塊角度為27°至45°時，檢測聲波主要能發現垂直焊縫表面的缺陷，如焊縫根部未焊透；楔塊角度為45°至70°時，主要用于發現焊縫中心及近表面缺陷，如層間未熔合和近表面裂紋等缺陷。當楔塊角度小于27°時，聲波接近垂直入射，聲波中的傾斜入射分量小，難以發現焊縫中缺陷。當楔塊角度大于70°時，由于聲波傳播方向接近水平，在換能器中的大部分聲能無法傾斜進入被檢測焊縫。因此該范圍為最佳的檢測焊縫中缺陷的角度。

所述吸聲層與楔塊的接觸面為相互匹配的矩形齒；其材質為吸聲材料。

工件和楔塊界面的反射波傳播至吸聲層時，會產生反射波和投射波。當吸聲層為鋸齒形時，由于鋸齒形最大程度增加了吸聲層聲波的接觸面積，大部分聲波將能被吸聲層吸收，小部分聲波形成反射波。由于鋸齒形的反射面作用，反射波將改變原來傳播方向，變成散射波，進一步減小聲波進入工件或被換能器接收而產生干擾聲波。

所述換能器本體包括置于所述楔塊的斜面上的永磁體、置于所述永磁體內部的磁感應線圈、貼合于所述磁感應線圈下表面的磁感應薄片、貼合于所述磁感應薄片下表面的環氧樹脂耦合層，以及與所述磁感應線圈連接的信號線接頭。