[發明專利]用于復合材料結構非開敞內腔檢測的柔性超聲雙陣列探頭

在審

• 申請號: 202310021887.1
• 申請日: 2023-01-07
• 公開（公告）號: CN115825247A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 劉菲菲;劉松平;楊玉森;李治應
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24;G01N29/22;G01N29/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及無損檢測技術領域，特別是涉及一種用于復合材料結構非開敞內腔檢測的柔性超聲雙陣列探頭。所述柔性超聲雙陣列探頭的外殼為兩側開口的空腔結構，兩透聲柱分別活動設置在外殼的兩側開口，超聲陣列晶片設置在透聲柱上，且靠近所述外殼內的一側設置，彈性組件設置在兩透聲柱之間，以使透聲柱遠離外殼向外保持張力。通過同時從復合材料非開敞內腔的兩個對側入射面進行掃查，不需要更換不同的掃描工具或探頭，即可實現復合材料非開敞內腔的兩個對側部位的超聲掃描檢測，一次掃描可以同時完成復合材料結構非開敞內腔對側的超聲快速掃描檢測，顯著提高了復合材料結構非開敞內腔的檢測效率以及檢測的可靠性。

技術領域

本發明涉及無損檢測技術領域，特別是涉及一種用于復合材料結構非開敞內腔檢測的柔性超聲雙陣列探頭。

背景技術

復合材料結構非開敞內腔是一種非常重要的結構形式，對復合材料結構非開敞內腔的質量要求非常高。為了確保非開敞內腔的質量，需要對復合材料結構非開敞內腔進行100％無損檢測。目前超聲檢測是復合材料結構非開敞內腔結構檢測的主要方法，為了實現對復合材料結構非開敞內腔覆蓋的檢測，需要對其各個部位進行超聲掃查檢測。

請參考圖1，復合材料結構非開敞內腔10是一種具有典型四周不開敞的空間，超聲檢測時，需要通過移動單晶超聲探頭對非開敞內腔每個側面部位進行掃查，才能實現100％無損檢測。目前的超聲檢測方法是：采用手動掃描方式，通過人工移動單晶超聲探頭，分別對復合材料結構非開敞內腔10的四個側面依次進行掃查，從而實現對復合材料結構非開敞內腔10覆蓋檢測。但是檢測效率低，勞動強度大，檢測結果受檢測者的技術狀態和主觀因素影響大，容易漏檢；檢測結果不能記錄和可視化，進而影響檢測結果的可靠性，超聲檢測自動化程度低。

作為一種改進，就是采用超聲自動掃描檢測。目前比較慣用的檢測方法就是：通過專門的掃描機構的設計，使超聲換能器依次從復合材料結構非開敞內腔10的四個側面進行掃查。但是需要更換不同的掃描工具才能實現復合材料結構非開敞內腔10的左側面10A、右側面10B、上側面10C以及下側面10D的自動掃描，檢測效率低；同時掃描過程中頻繁更換不同的掃描工具，容易引入超聲信號的不一致和干擾，進而影響檢測結果的可靠性；復合材料結構非開敞內腔10幾何空間非常受限，自動掃描工裝難以進入到復合材料結構非開敞內腔10內部，進而難以實現復合材料結構非開敞內腔10可靠的檢測。

發明內容

(1)要解決的技術問題

本發明實施例提供了一種用于復合材料結構非開敞內腔檢測的柔性超聲雙陣列探頭，解決復合材料結構非開敞內腔檢測效率低，復合材料結構非開敞內腔超聲檢測的可靠性和準確性差的技術問題。

(2)技術方案

本發明的實施例提出了一種用于復合材料結構非開敞內腔檢測的柔性超聲雙陣列探頭，包括：透聲柱、超聲陣列晶片、外殼以及彈性組件，所述外殼為兩側開口的空腔結構，兩所述透聲柱分別活動設置在所述外殼的兩側開口，所述超聲陣列晶片設置在所述透聲柱上，且靠近所述外殼內的一側設置，所述彈性組件設置在兩所述透聲柱之間，以使所述透聲柱遠離所述外殼向外保持張力。

進一步地，所述彈性組件包括導向塊、彈簧以及導向桿，兩所述導向塊分別與兩所述透聲柱上的超聲陣列晶片連接，并分別活動設置在所述外殼內，所述導向塊上設置有供所述彈簧安裝的導向孔，所述彈簧設置在所述導向孔內，所述導向桿一端插入所述導向塊的導向孔與所述彈簧抵接，另一端插入另一所述導向塊的導向孔與另一所述彈簧抵接。

進一步地，所述導向塊的上下兩端分別設置有導向頭，且所述導向頭與所述外殼內設置的導向槽間隙配合，以使所述導向頭在所述導向槽內往復滑動。

進一步地，所述超聲陣列晶片與所述導向塊之間設置有聲學襯墊，所述聲學襯墊的厚度為5～20mm。

進一步地，所述超聲陣列晶片包括n個壓電晶片，n的計算公式為：