專利名稱：探測管棒板材及輪箍的超聲波無盲區探頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超聲波無損探測金屬材料及制品是否有氣孔、夾灰、裂縫等缺陷所用設備的部件。
已有的超聲波探傷用探頭，一種是常規的直探頭，這種探頭對于探測材料的遠場區的部分、效果很好，若探測材料近距離的情況則效果較差，一是直探頭的盲區較大，因而不能發現材料近表面的缺陷，二是負載始波占寬較大，故很難識別近距離的缺陷。為探測材料近距離情況，往往采用雙晶片探頭，如
圖1所示，這種探頭具有兩片相對設置、傾角相同的壓電晶片，其中一片晶片(4a)用于發射超聲波，另一晶片(5a)用于接收超聲波，在每片晶片的下方都有一塊延遲塊(2a，3a)，兩個延遲塊之間用隔聲層(6a)隔離。這種結構的探頭，用于探測材料近距離的情況時，效果較好，一是由于探頭的晶片與被測材料之間具有一定的折射角，故有橫波生成，因而使盲區減小，二是發射晶片和接收晶片分別由兩片晶片各自承擔且延遲塊之間有隔聲層隔離，不僅不會引起阻塞現象，而且使負載始波占寬減小，因而這種探頭用于探測材料近距離狀況時效果較好，但是因為有隔離層的存在以及超聲波入射角等因素的影響，始終不能解決消除上盲區(如圖1的1a)存在的問題。
本實用新型的目的是，提供一種進行材料的近距離探傷時，基本無上盲區的探測管棒板材及輪箍的超聲波探頭。
實現本實用新型目的的技術方案是(參見圖2)，本探頭具有外殼(1)和接線座(8)，接線座(8)固定在外殼(1)上，其結構特點是，還具有兩塊形狀相同的延遲塊(2，3)，延遲塊(2，3)的基本形狀是棱柱體，以該棱柱體的一個側面作為延遲塊(2，3)的底面，延遲塊(2，3)設在外殼(1)內且位于其下方，兩塊延遲塊(2，3)的底面在同一平面上，本探頭還具有并聯的兩塊壓電晶片(4，5)，在延遲塊(2，3)的與底面相對的朝外的一面的外側各設有一片壓電晶片(4，5)，壓電晶片(4，5)所在平面與各自延遲塊(2，3)底面所夾銳角基本相等，誤差不大于0.5度，且所夾銳角的范圍是36°～48°，兩片壓電晶片(4，5)的同一極性的兩個極性面由一路引線(6)連通，另一極性的兩個極性面由另外的一路引線(7)連通，兩路引線(6，7)中的一路與接線座(8)的芯線口相連，另一路與接線座(8)的座體相連通，在壓電晶片(4，5)的上方及延遲塊(2，3)的周圍及上方設有使各部件連成一體的阻尼材料(9)。
考慮到使本探頭使用時操作更加方便，在本探頭的兩塊延遲塊(2，3)之間或周圍還設有磁性材料(10)。
考慮到使本探頭可作為普通單晶片探頭使用，在本探頭的兩路引線(6，7)的一路引線上設置一通斷開關(11)，開關(11)固定在外殼(1)上。
上述延遲塊(2，3)的基本形狀為四棱柱體。
考慮到使本探頭的兩片壓電晶片(4，5)與各自對應的延遲塊(2，3)底面之間所形成的夾角的一致性程度較好，在兩塊延遲塊(2，3)之間設有同種材料的將兩塊延遲塊(2，3)固定連接起來的連接筋(12)。
本實用新型具有積極的效果(1)本實用新型在使用時可基本消除上盲區的存在，可使盲區不大于0.1mm，而一些發達國家，如德國產USK7D型、USF10型、11型超聲波探傷儀與探頭組合，其上盲區不小于7mm；即使是窄脈沖縱波直探頭，如德國產5N14型探傷儀及探頭，其上盲區也達2mm，且這種設備成本較高價格昂貴。而本探頭可與國內外常規超聲波探傷儀相配，且探頭本身成本只比通常探頭成本略高，因此具有十分廣闊的應用前景。(2)本實用新型設置磁性材料后，基本不影響探頭的功能，在用于鋼鐵材料的探傷時，十分方便，可廣泛用于航空航天裝置，設備的內部、下部及旁側的現場探傷，還可用于水下設備的深水探傷，解決了國內外對材料的小于0.5mm近場區部分無法用接觸法探傷的難題。因為已有超聲波探傷儀進行近場區探測，一些小型設備的部件雖可在水中或油中進行近場區探傷，但對于大型設備裝置，如對飛機、輪船、潛艇等的定期探傷以及不能拆卸或不能浸水浸油設備的探傷則根本無法進行，使用本實用新型的探頭之后便可較方便對上述裝備在現場進行近場區探傷，因而本實用新型具有較大價值的實際意義。(3)本實用新型還可作為普通單晶片探頭使用，可用于探測材料稍遠處的情況。本實用新型的兩塊延遲塊之間用連接筋固定連接后，可使兩晶片的傾角一致性程度較好，可得到更好的探測效果。
圖1為已有的雙晶片探頭的結構示意圖。
圖2為本實用新型的結構示意圖。
圖3為本實用新型使用時的示意圖。
以下結合附圖、實施例和應用例對本實用新型作進一步描述。
實施例1參見圖2，用合金鋁制成下部直通的基本形狀為矩形的殼體(1)，在殼體(1)的上部的一側的圓孔上固定接線座(8)，在殼體(1)的頂部的圓孔上固定通斷開關(11)。
用聚楓有機玻璃制成如圖所示的形狀為四棱柱體的延遲塊(2，3)，使四棱柱體中長度最長的一個側面作為延遲塊(2，3)的底面，選用高鈦酸鉛壓電陶瓷片PT6作為壓電晶片(4，5)，用低聲阻粘結劑將壓電晶片(4，5)分別固定在對應的延遲塊(2，3)的與底面相對的側面上，并使壓電晶片(4，5)的負極朝下，使壓電晶片(4，5)所在平面與各自延遲塊(2，3)底面所夾銳角均為45度，并用一路引線(6)的鍍銀銅導線使兩片壓電晶片(4，5)的負極相連通，用另外的一路引線(7)的鍍銀銅導線使兩片壓電晶片(4，5)的正極經過開關(11)相連通。
將固定有壓電晶片(4，5)的延遲塊(2，3)對稱置于殼體(1)內且置于其下部，使兩塊延遲塊(2，3)的底面在同一平面上，并使固定有壓電晶片(4，5)的一面朝外，同時將由永磁材料制成的長方體磁塊(10)置于兩塊延遲塊(2，3)之間，其底面略高于延遲塊(4，5)的底面，將與壓電晶片(4，5)負極相連的一路引線(6)接至接線座(8)的座體，將與壓電晶片(4，5)正極相連的一路引線(7)接至接線座(8)的芯線接口，其中與壓電晶片(4)相連的導線經通斷開關(11)與接線座(8)的芯線接口相連。
最后，在延遲塊(2，3)的四周及上部用以環氧樹脂為主要成分的阻尼材料(8)封裝，使殼體(1)內的各部件固定連為一體。
實施例2參見圖2，其余與實施例1相同，不同之處在于，用航空有機玻璃作為制作延遲塊(2，3)的材料，在澆注延遲塊(2，3)時，使兩塊延遲塊(2，3)同時成型，且兩塊延遲塊(2，3)之間具有與延遲塊(2，3)連為一體的二條連接筋(12)。
應用例參見圖3，取實施例1所得的本實用新型一只，接線座(8)上接高頻電纜線，高頻電纜線的另一端與超聲波探傷儀脈沖信號輸出端相連，按圖3所示方法對棒形工件進行探傷，因為壓電晶片(2，3)為并聯連接，所以超聲波探傷儀的脈沖信號同時對兩片壓電晶片(2，3)作用而使之產生振動，通過參數的選擇，使兩片壓電晶片(2，3)發射出相同頻率的超聲波，當入射角在一定選擇范圍內時，兩個壓電晶片(4，5)同時雙向發射、雙向接收超聲波，主聲束進入工件后其主要成分是橫波，并產生表面波、爬波等，這些超聲波相互疊加形成類似駐波的效應，故不僅波束之間無阻塞現象，而且探測范圍加大，使分辯率大大提高，基本消除了上盲區。圖中虛線為探頭發射的橫波主聲束。
權利要求1.一種探測管棒板材及輪箍的超聲波無盲區探頭，具有外殼(1)和接線座(8)，接線座(8)固定在外殼(1)上，其特征在于，還具有兩塊形狀相同的延遲塊(2，3)，延遲塊(2，3)的基本形狀是棱柱體，以該棱柱體的一個側面作為延遲塊(2，3)的底面，延遲塊(2，3)設在外殼(1)內且位于其下方，兩塊延遲塊的底面在同一平面上，本探頭還具有并聯的兩塊壓電晶片(4，5)，在延遲塊(2，3)的與底面相對的朝外的一面的外側各設有一片壓電晶片(4，5)，壓電晶片(4，5)所在平面與各自延遲塊(2，3)底面所夾銳角基本相等，誤差不大于0.5度，且所夾銳角的范圍是36°～48°，兩片壓電晶片(4，5)的同一極性的兩個極性面由一路引線(6)連通，另一極性的兩個極性面由另外的一路引線(7)連通，兩路引線(6，7)中的一路與接線座(8)的芯線口相連，另一路與接線座(8)的座體相連通，在壓電晶片(4，5)的上方及延遲塊(2，3)的周圍及上方設有使各部件連成一體的阻尼材料(9)。
2.根據權利要求1所述的探測管棒板材及輪箍的超聲波無盲區探頭，其特征在于，在兩塊延遲(2，3)之間或周圍還設有磁性材料(10)。
3.根據權利要求1或2所述的探測管棒板材及輪箍的超聲波無盲區探頭，其特征在于，在兩路引線(6，7)的一路引線上設置一通斷開關(11)，開關(11)固定在外殼(1)上。
4.根據權利要求1或2所述的探測管棒板材及輪箍的超聲波無盲區探頭，其特征在于，延遲塊(2，3)的基本形狀為四棱柱體。
5.根據權利要求1或2所述的探測管棒板材及輪箍的超聲波無盲區探頭，其特征在于，兩塊延遲塊(2，3)之間設有同種材料的將兩塊延遲塊(2，3)固定連接起來的連接筋(12)。
專利摘要一種探測管棒板材及輪箍的超聲波無盲區探頭，本探頭具有并聯的兩塊壓電晶片，各壓電晶片的下方具有延遲塊，壓電晶片所在平面與延遲塊底面之間所夾銳角相等。本探頭使用時，所輸出的兩束超聲波頻率相等，雙向發射、雙向接收，故相互疊加得到加強，不僅兩束波之間無阻塞現象，而且使探測范圍加大，還使分辯率大大提高，基本上消除了上盲區。
文檔編號G01N29/24GK2249900SQ9524065
公開日1997年3月19日 申請日期1995年10月11日 優先權日1995年10月11日
發明者繆洪生 申請人:繆洪生