[发明专利]基于超声检测仪水浸探头喷水耦合装置的设计方法

权利要求书

1. 基于超声检测仪水浸探头喷水耦合装置的设计方法，其特征在于如下步骤：

步骤(1).测量超声探头的基本参数，包括探头前端、中端、后端直径与长度、发射超声波的频率；

步骤(2).根据超声探头的基本参数，确定入水导管、固定盖、混水腔壳、导流环、混水腔盖、超声探头、过渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的参数；

步骤(3).确定入水导管、固定盖、混水腔壳、导流环、混水腔盖、超声探头、过渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的连接以及配合方式，使用solidworks软件建立喷头的三维模型并且导出设计图纸。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声检测仪水浸探头的喷水耦合装置的设计方法，其特征在于超声探头的基本参数的测量步骤如下：

2-1.通过游标卡尺测量获得前端直径                                               、前端长度、中端直径、中端长度、后端直径、超声波发射面直径；通过查询得到超声探头的超声波发射频率M。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声检测仪水浸探头的喷水耦合装置的设计方法，其特征在于入水导管、固定盖、混水腔壳、导流环、混水腔盖、超声探头、过渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的参数计算如下：

3-1. 第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的内径均为，且与超声探头前端的超声波发射面直径相等，即= ；

第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的长度分别为，计算如下：

由超声探头数据测得：发射频率为M、晶片直径为、水中焦距值为;设声束在声透镜、耦合介质、工件中都按直线传播，为有机玻璃声速；为耦合介质的声速，其中耦合介质为水，则水中焦距值计算如下：

晶片曲率半径计算如下：

设工件中声波速度为，检测工件的探测深度为，则第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的总长度近似公式如下：

3-2.根据截面不变的原则，过渡管道内壁直径计算如下：

3-3.入水导管出水端设置有环形凸起，出水端贯穿固定盖上圆形通孔后，与混水腔壳上的圆形通孔螺纹连接，设入水导管的数目为N，则入水导管内径计算如下：

入水导管外径；

3-4.混水腔壳和固定盖均设置有N个圆形通孔、一个轴心通孔；其中固定盖上的轴心通孔设置有橡皮防水圈，其直径=，混水腔壳上的轴心通孔直径=；超声探头前端穿过混水腔壳上的轴心通孔，后端穿过固定盖上的轴心通孔，中端卡在固定盖和混水腔壳之间；混水腔壳和固定盖的N个圆心通孔都沿周向平均分布，且直径大小相同，其中混水腔壳上的圆心通孔设置有内螺纹，与入水导管前端螺纹连接；

3-5. 混水腔盖轴心设置有轴心通孔，轴心通孔设置有内螺纹，与过渡管道螺纹连接；混水腔盖外边缘设置有外螺纹，且与混水腔壳螺纹连接；

3-6.导流环外径，内径；导流环内径中间径向均匀分布有四个凸起，对称凸起之间的距离。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声检测仪水浸探头的喷水耦合装置的设计方法，其特征在于入水导管、固定盖、混水腔壳、导流环、混水腔盖、超声探头、过渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的连接及配合方式如下：

入水导管穿过固定盖上的圆心通孔混水腔壳螺纹连接；超声探头前端穿过混水腔壳上的轴心通孔，后端穿过固定盖上的轴心通孔，中端卡在固定盖和混水腔壳之间；混水腔壳的前端与过渡管道后端螺纹连接；过渡管道中端设置有导流环，过渡管道前端与第一管道的一端螺纹连接，第一管道的另一端与第二管道的一端螺纹连接，第二管道的另一端与第三管道的一端螺纹连接，第三管道的另一端与第四管道的一端螺纹连接，第四管道的另一端出水。

5.根据权利要求1所述的一种基于超声检测仪水浸探头的喷水耦合装置的设计方法，其特征在于喷头三维模型的建立、设计图纸的导出具体如下：

将设计好的的参数输入到使用SolidWorks软件，自动生成喷头的三维模型，然后将三维模型转换为二维零件图及装配图后导出；

所述的设计好的的参数包括超声探头的前端直径，前端长度，中端直径，中端长度，后端直径，超声波发射面直径，超声波发射频率M，过渡管道内壁直径，入水导管内径，入水导管外径，第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的内径，混水腔壳轴心通孔直径，固定盖圆形通孔直径，导流环外径、内径，导流环对称凸起之间的距离，第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的长度，水中焦距值为，有机玻璃声速，耦合介质的声速，工件中声波速度，晶片曲率半径，探测深度为，第一管道、第二管道、第三管道、第四管道总长度，入水导管的数目N。