[發(fā)明專利]一種大角度縱波探頭及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110795108.4
• 申請(qǐng)日: 2021-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN113533518A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張博南;黃永巍;吳迪;畢超;崔宗文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京信泰智合科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/24;B61K9/10
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

本發(fā)明涉及一種大角度縱波探頭和制備方法，首先對(duì)壓電材料進(jìn)行部分切割；其次，在切割形成的空隙中填充填充劑，形成復(fù)合壓電材料；然后，將所述復(fù)合壓電材料進(jìn)行研磨，得到復(fù)合壓電材料晶片；再然后，對(duì)所述復(fù)合壓電材料晶片的頂部和底部的電極層進(jìn)行沉積；再者，將沉積后的所述復(fù)合壓電材料晶片進(jìn)行切分和研磨，形成壓電元件；最后，在所述壓電元件的兩側(cè)粘接背襯層和楔塊，從而得到大角度縱波探頭。本發(fā)明的大角度縱波探頭可檢測(cè)鋼軌軌底角表面下一定深度范圍內(nèi)的核傷缺陷和應(yīng)力值，在保證行車安全性能的前提下，能在靜態(tài)時(shí)被安裝到鋼軌軌底，可以在線自動(dòng)實(shí)時(shí)地有效檢測(cè)軌底外側(cè)面危害性核傷缺陷，具有很強(qiáng)的使用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵路鋼軌在役傷損和應(yīng)力集中監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種大角度縱波探頭及制備方法。

背景技術(shù)

鋼軌軌底角邊緣核傷缺陷，由于受到車輛不停沖擊，內(nèi)部應(yīng)力集中，比較容易發(fā)展和擴(kuò)展，引發(fā)斷軌。軌底角邊緣，是鋼軌受力最大的位置，而且邊緣最薄，容易由于應(yīng)力集中導(dǎo)致產(chǎn)生危害性的核傷缺陷。常規(guī)超聲探頭對(duì)軌底角邊緣核傷檢測(cè)方法，都是手工從鋼軌軌底面入射聲波探傷，利用缺陷對(duì)超聲波的反射，通過測(cè)量反射聲波幅值確定缺陷大小，手動(dòng)移動(dòng)探頭得到缺陷輪廓。但應(yīng)用于在線監(jiān)測(cè)條件下，常規(guī)超聲探頭不能靈活布設(shè)，軌底外側(cè)面厚度小，缺陷回波也很容易受軌底表面狀態(tài)和外邊緣界面影響，不易識(shí)別出核傷缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種大角度縱波探頭和制備方法，能有效監(jiān)控到鋼軌軌底角兩側(cè)外邊緣處的核傷缺陷及應(yīng)力集中。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的將通過以下所述的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種制備大角度縱波探頭的方法，包括如下步驟：

S1.對(duì)-壓電材料進(jìn)行部分切割；

S2.將填充劑填充到所述壓電材料被部分切割形成的空隙中，形成復(fù)合壓電材料；

S3.將所述復(fù)合壓電材料進(jìn)行研磨，得到復(fù)合壓電材料晶片；

S4.對(duì)所述復(fù)合壓電材料晶片進(jìn)行沉積；

S5.將沉積后的所述復(fù)合壓電材料晶片進(jìn)行處理，形成壓電元件；

S6.在所述壓電元件的頂部和底部分別粘接背襯層和楔塊，從而得到大角度縱波探頭。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述壓電材料為PZT-5H陶瓷。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述步驟S3中具體為對(duì)所述復(fù)合壓電材料的厚度進(jìn)行研磨，使其諧振頻率達(dá)到3-10MHz。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述步驟S4具體為采用電子蒸鍍方式在所述復(fù)合壓電材料晶片的頂部和底部的電極層上沉積金屬。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述金屬為金和鉻，且各自的厚度分別為5-15nm和50-150nm。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述步驟S6中的背襯層為鎢/環(huán)氧樹脂。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述步驟S6中的楔塊的材料為聚酰亞胺。

本發(fā)明還提供一種大角度縱波探頭，所述大角度縱波探頭根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法制取。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述大角度縱波探頭包括壓電元件、正極、負(fù)極、背襯層和楔塊，其中所述正極和負(fù)極分別設(shè)置于所述壓電元件的頂部和底部；所述正極粘接所述背襯層；所述負(fù)極粘接所述楔塊。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述大角度探頭的折射角為77°-80°。