[发明专利]一种改进超声换能器延时声柱品质的方法

说明书

本发明属于复合材料结构无损检测技术，涉及一种改进用于检测复合材料的超声换能器延时声柱品质的方法。在超声换能器的液体透声柱的软膜内腔的内壁添加吸声梯度涂层，使来换能器自压电单元形成的扩散声波被吸声梯度涂层吸声后，不再形成多余的干扰反射声波，吸声梯度涂层采用3种不同的梯度分布，吸声涂层的厚度范围为0.3mm～1.0mm，吸声梯度涂层可以与水或者油液构成的液体透声柱1B配合使用。本发明显著改进了液体透声柱的品质，保证了超声探头在扫查过程中与被检测复合材料表面形成稳定的声波耦合，同时又不会造成液体软膜内腔反射干扰，进而保证形成稳定的超声检测信号，提高检测效果和缺陷检测能力，避免了漏检和误判。

技术领域

本发明属于复合材料结构无损检测技术，涉及一种改进用于检测复合材料的超声换能器延时声柱品质的方法。

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，由于结构设计或承载考虑，通常要求对复合材料结构进行100％扫查检测。超声是目前用于复合材料结构无损检测的一种主要检测方法，实现超声检测，首先需要通过超声换能器反射/接收声波。目前用于复合材料手工扫查检测的超声换能器主要有两种：1)是采用固体延透声柱，如图1所示，在换能器的压电单元与被检测复合材料表面之间，通过固体透声柱实现声波的传播，其显著不足是：a)由于复合材料结构表面通常总是显现一定的曲面特征，且表面多呈现“凹凸”不平，因此，这种透声柱的实际耦合效果非常差，容易影响换能器正常发射/接收声波和声波信号的额外损失，很难保证透声柱表面与复合材料表面形成良好稳定的声学耦合，从而造成漏检；b)透声柱与被检测复合材料表面硬接触，容易造成手动扫查时，换能器的接触不稳定，影响检测信号的接收，容易造成漏检；c)固体透透声柱容易磨损和变形，造成换能器接触耦合不良，容易造成漏检。2)针对上述不足，其改进方法之一是采用软膜1E耦合，利用软膜内腔1C中的液体作为透声柱1B，实现换能器与被检测复合材料表面之间软接触耦合，通过调节接触外套1D达到最佳耦合效果，如图2所示，其不足是，当采用非聚焦换能器工作方式时，由于从压电单元1A形成的发射声束沿径向的扩散特性，靠近压电单元1A圆心外侧四周的声波会在软膜内腔1C内壁形成扩散声波2，扩散声波2入射到软膜内腔的内壁后，形成反射声波3，从而产生干扰声波信号，严重影响检测效果，容易导致漏检和误判。

发明内容

本发明的目的是：提出一种改进用于检测复合材料的超声换能器透声柱品质的方法，以便保证超声探头在扫查过程中与被检测复合材料表面形成稳定的声波耦合，同时又不会造成压电单元1A发射形成的声束扩散在软膜内腔1C内壁的反射干扰，进而保证形成稳定的超声检测信号，提高检测效果，避免漏检和误判。

本发明的技术方案是：在超声换能器的软膜内腔的内壁添加吸声梯度涂层，使来自压电单元形成的扩散声波，经过耦合声柱后，入射到软膜内腔的内壁吸声梯度涂层的表面，经吸声梯度涂层吸声后，不再形成反射声波，吸声梯度涂层是钨粉与树脂混合而成，分为三种不同的比例，其中，第一吸声梯度涂层钨粉与树脂的重量比的比例为2.0:1，第二吸声梯度涂层钨粉与树脂的重量比的比例为1.0:1，第三吸声梯度涂层钨粉与树脂的重量比的比例为0.5:1，将混合好的三种不同比例的吸声梯度涂层用涂胶刷依次刷涂在超声换能器的软膜内腔的内壁上，然后进行固化定型，固化温度和时间由所采用的环氧树脂的固化参数确定，吸声梯度涂层的厚度选择范围为0.3mm～1.0mm。

所述固化温度选择范围为：20℃—80℃，固化时间及后处理时间：24-48小时。

所述的吸声梯度涂层的刷涂顺序依照耦合声柱的构成而定，

1)当耦合声柱的构成为水时，吸声梯度涂层在耦合声柱上的刷涂顺序为第一层为第一吸声梯度涂层，第二层为第二吸声梯度涂层，最外一层为第三吸声梯度涂层，

2)当耦合声柱为其他液体时，吸声梯度涂层均为第一吸声梯度涂层。

所述的耦合声柱为水或者油液。