[发明专利]用于复合材料检测的超声探头的换能传感器

说明书

技术领域

本发明属于复合材料结构无损检测技术，涉及一种用于复合材料检测的超声探头的换能传感器。

背景技术

随着复合材料等在航空、航天、民航、交通、建筑、电力等工业领域的广泛应用，基于复合材料等结构设计和结构制造的许多关键工程结构、复杂结构不断在工程上得到装机应用，一般采用超声方法对复合材料结构件进行缺陷检测。目前的一种用于复合材料检测的超声探头的换能传感器结构参见图1，它由壳体1、压电晶体2、声透镜3、声阻尼块4、插座5、负电极引线6和正电极引线7组成；壳体1是一个非金属材料制造的圆筒，在圆筒的外表面有一个沿壳体1轴向伸展的引线槽1a，在引线槽1a的槽底、靠近壳体1下端的位置有一个与壳体1内孔贯通的穿线孔1b，声透镜3是单面凹透镜，声透镜3镶嵌在壳体1的下端口内，声透镜3的外圆周面与壳体1的内圆周面粘接为整体，声透镜3的凹面朝下；压电晶体2位于声透镜3的上面，压电晶体2的下表面与声透镜3的上表面贴合并粘接，负电极引线6的下端与压电晶体2的下表面焊接，负电极引线6从上述壳体1的穿线孔1b进入引线槽1a，负电极引线6的上端从引线槽1a的上槽口穿出后与插座5的一个接线端焊接，正电极引线7的下端与压电晶体2上表面的中心焊接，正电极引线7的上端从壳体1的上端口伸出后与插座5的另一个接线端焊接，在壳体1内、压电晶体2的上面灌注有声阻尼块4。所说的声透镜3一般由聚苯乙烯或者石英制造；所说的压电晶体2一般由PZT压电陶瓷材料制造；所说的声阻尼块4的材料配方与改性一般不公开；所说的声阻尼块4与压电晶体2的体积比配方一般不公开。目前的超声换能传感器的缺点是：产生的超声脉冲波为一个由多个脉冲周期组成的多周脉冲声波信号，进而使超声检测表面盲区显著增加，一般在2mm左右，使分辨率降低，而且阻尼特性不稳定。而单层复合材料铺层的厚度一般约0.13mm，当缺陷位于距离复合材料表面1～2mm厚以内时，来自缺陷的反射声波信号被淹没在来自被检测复合材料表面的声波反射信号中而无法识别，导致复合材料缺陷不能检出；同时对复合材料中相近铺层缺陷的定量识别和深度定位困难。

发明内容

本发明的目的是：提出一种高分辨率无盲区的用于复合材料检测的超声探头的换能传感器，以提高复合材料缺陷检测的能力，以及对复合材料中相近铺层缺陷的定量识别和深度定位能力。

本发明的技术方案是：用于复合材料检测的超声探头的换能传感器，它由壳体1、压电晶体2、声透镜3、声阻尼块4、插座5、负电极引线6和正电极引线7组成；壳体1是一个非金属材料制造的圆筒，在圆筒的外表面有一个沿壳体1轴向伸展的引线槽1a，在引线槽1a的槽底、靠近壳体1下端的位置有一个与壳体1内孔贯通的穿线孔1b，声透镜3是单面凹透镜，声透镜3镶嵌在壳体1的下端口内，声透镜3的外圆周面与壳体1的内圆周面粘接为整体，声透镜3的凹面朝下；压电晶体2位于声透镜3的上面，压电晶体2的下表面与声透镜3的上表面贴合并粘接，负电极引线6的下端与压电晶体2的下表面焊接，负电极引线6从上述壳体1的穿线孔1b进入引线槽1a，负电极引线6的上端从引线槽1a的上槽口穿出后与插座5的一个接线端焊接，正电极引线7的下端与压电晶体2上表面的中心焊接，正电极引线7的上端从壳体1的上端口伸出后与插座5的另一个接线端焊接，在壳体1内、压电晶体2的上面灌注有声阻尼块4；其特征在于，

(1)所说的声透镜3由环氧树脂制造；

(2)所说的压电晶体2由单晶压电材料制造；

(3)所说的声阻尼块[4]由下述材料制造：该材料由钨粉、环氧树脂和氧化硅纳米颗粒混合组成，环氧树脂的重量占材料重量的25％～50％，氧化硅纳米颗粒的重量占材料重量的1-2％，余量为钨粉；钨粉的纯度不小于99％，钨粉的粒度不小于200目；

(4)所说的声阻尼块[4]与压电晶体[2]的体积比为6×10⁴～12×10⁴。

本发明的优点是：提出了一种高分辨率无盲区的用于复合材料检测的超声探头的换能传感器，提高了复合材料缺陷检测的能力，以及对复合材料中相近铺层缺陷的定量识别和深度定位能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是壳体1的轴侧结构示意图。

具体实施方式