[实用新型]一种TOFD专用20度纵波探头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种TOFD专用20度纵波探头，属于超声波探头。

背景技术

TOFD(超声时差衍射技术)检测中，缺陷端点衍射波幅是随入射波角度(探头角度)的变化而变化的，入射角度在45度到80度之间，缺陷端点衍射波幅变化小于6dB；波幅最大时的入射角度为65度，此时缺陷下尖端的信号略大于上尖端的信号；入射角在40度左右时，衍射信号幅值相当低，尤其在38度时，缺陷下尖端的衍射信号幅度达到最小值；而入射角在20度时波幅又回升。另外，探头角度减小，则波束扩散减小，波束能量更集中，有利于提高缺陷处的信噪比；超声波信号声程减小，信号衰减减小；深度分辨率提高。探头角度变大，则结果与之相反。目前，TOFD检测的探头角度是45度、60度和70度，其缺点是对于厚壁(细晶、壁厚≥80mm)或粗晶(壁厚≥40mm)部件的中、下部区域，由于声程增加，衍射信号衰减特别严重并且随着声程的增加波束扩散越大，从而使缺陷处衍射波幅降低、信噪比降低、分辨率降低，最终导致缺陷漏检或缺陷测量误差较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供能够有效减少声程和波幅衰减，并且能够集中波束能量，从而大大提高信噪比和分辨率的一种TOFD专用20度纵波探头。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：

本实用新型包括有机玻璃楔块和压力传感器，所述压力传感器与位于有机玻璃楔块的倾斜面上的盲孔螺纹连接，在所述盲孔内装有耦合剂，在所述盲孔的底部右侧设有泄流孔；所述压力传感器包括壳体、保护膜、压电晶片、阻尼块和电缆线；其特征在于所述有机玻璃楔块为9.1度楔块，即所述有机玻璃楔块的倾斜面与水平面的夹角α为9.1°。

本实用新型所述α角为9.1°±0.03°。

本实用新型对于壁厚≥80mm的细晶部件的中下部缺陷，所述压力传感器的激励频率为5MHz，所述压力传感器的压电晶片的直径为Φ12mm或Φ6mm。

本实用新型对于壁厚≥40mm的粗晶部件的中下部缺陷，所述压力传感器的激励频率为2.25MHz，所述压力传感器的压电晶片的直径为Φ12mm或Φ6mm。

本实用新型所述耦合剂为甘油。

本实用新型所述泄流孔的直径为Φ0.2mm。

本实用新型中，有机玻璃楔块角度9.1°的计算方法如下：

因为TOFD是纵波检测，所以根据折射定律公式：

sinα_{L有机玻璃}/sinα_L钢＝C_{L有机玻璃}/C_L钢                   (1)

其中α_{L有机玻璃}、α_L钢分别为有机玻璃、钢中的纵波入射角；C_{L有机玻璃}、C_L钢分别为有机玻璃、钢中的纵波波速。因为本探头角度20°，即纵波在钢中的入射角α_L钢＝20°，纵波在有机玻璃中的传播速度为C_{L有机玻璃}＝2730m/s，纵波在钢中的传播速度为C_L钢＝5900m/s，所以根据公式(1)可得，α_{L有机玻璃}＝9.1°。因此，通过9.1度的有机玻璃楔块，压电传感器产生的纵波在钢中的入射角度为20度。

本实用新型的有益效果是：对于厚壁(细晶、壁厚≥80mm)或粗晶(壁厚≥40mm)部件中、下部缺陷，使用本20度纵波探头可以有效缩短声程，减小缺陷衍射波衰减；并且波束扩散减小，使波束能量更集中。从而大大提高了厚壁(细晶、壁厚≥80mm)或粗晶(壁厚≥40mm)部件中、下部缺陷的检测分辨率、信噪比及缺陷测量精度。本探头结构简单，便于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图(只剖有机玻璃楔块)。

图2是本实用新型的剖视图。

在图1、2中，1有机玻璃楔块、2与扫查架连接的盲孔、3带有内螺纹的盲孔、4甘油、5泄流孔、6压力传感器、7保护膜、8压电晶片、9阻尼块、10压力传感器的壳体、11电缆线、12接头。

具体实施方式