[实用新型]一种超声波干耦合探头装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及利用超声波、声波或次声波来测试或分析材料，靠发射声波或声波通过物体得到物体内部的影像技术领域，具体涉及一种超声波干耦合探头装置。

背景技术

 超声波检测方法按是否需要耦合剂分为湿耦合和干耦合两种方法。采用湿耦合检测方法，需要在超声波探头和被检物体表面之间涂一层液体耦合剂。湿耦合检测方法由于超声波耦合效果好，能量损失小，具有较高的检测灵敏度，但被检测试件需要涂抹耦合剂，对于一些表面不允许浸染液体的产品则不能使用湿耦合方法检测，只能选用干耦合。目前，国内的干耦合检测方法主要在普通的超声波探头与被检测物体表面之间增加一层软橡胶层，通过施加一定的压力使探头与被检测物体表面紧密贴合，以此实现干耦合。这种方法的主要缺点是超声波在橡胶层中能量衰减很大，接收灵敏度较低，耦合压力变化对于检测结果影响很大。使用这种方法检测时一般需要两个超声波探头，一个用于发射超声波，另一个用于接收超声波，检测时将被检测物体置于两个探头之间，发射探头从被检测物体的一侧发射超声波，超声波穿过物体后被另一侧的探头接收。因此这种干耦合检测方法要求被检测物体两侧具有可达性，属于双面检测（或透射检测）。显然，对于那些只能单面可达的结构（如密闭结构，其内表面无法到达），无法采用这种干耦合方法。

发明内容

本实用新型旨在针对不适于涂抹耦合剂而又需要单面检测的物体提出一种超声波干耦合探头装置。

本实用新型的技术方案在于：

一种超声波干耦合探头装置，包括设有两个电缆接头的探头工装以及安装在探头工装上的两个探头，两个电缆接头与两个探头电相连；所述的探头由壳体以及与通过壳体组装在一起的三叠片压电振子和变幅杆组成；壳体内设有一阶梯状通孔，其通孔上端内从下向上依次设有三叠片压电振子以及锁紧装置；通孔下部设置一变幅杆，变幅杆一端与三叠片压电振子接触连接，另一端伸出通孔。

所述的锁紧装置由压环、压紧螺母以及锁紧螺母组成；其中，三叠片压电振子、与压环、压紧螺母依次接触连接，压紧螺母与锁紧螺母螺纹连接。

所述的三叠片压电振子由并联的两片压电晶片以及夹在之间的金属片相互粘接而成，压电晶片与金属片为直径相同的圆片，两片压电晶片上分别连接有电缆，两根电缆与电缆接头分别相连。

所述的探头工装由基座、顶盖以及电缆接头组成；基座上设有两个内径与壳体尺寸相匹配的孔，探头固定于该孔内。

所述的探头工装基座为长方体结构，基座底面设有4个支脚。

本实用新型的技术效果在于：

本实用新型采用三叠片压电振子和变幅杆设计，有效减小了压电振子和被检测物体之间传播时的能量损失，能提高接收灵敏度。设计的压力调节装置可根据不同的检测对象调节耦合压力大小，并维持最佳耦合压力，确保检测结果不受耦合压力变化影响。探头工装保证了发射探头和接收探头之间的相对位置不变，且处于同一平面内，能够实现对物体的单面检测。

附图说明

图1三叠片压电振子结构示意图。

图2 探头结构示意图。

图3 探头工装结构示意图。

其中，1-压电晶片，2-金属片，3-电缆，4-三叠片压电振子，5-壳体，6-绝缘卡环，7-橡胶圈，8-压环 ，9-锁紧螺母，10-压紧螺母，11-电缆接头，12-变幅杆，13-顶盖， 14-基座，15-弹簧，16-压力调节螺杆，17-压块。

具体实施方式

实施例1

三叠片压电振子4由并联的两片压电晶片1以及夹在之间的金属片2相互粘接而成，压电晶片1上分别连接有电缆3，如图1所示。金属片2材料为铝，厚0.4mm，直径10mm；压电晶片1材料为PZT压电陶瓷，厚0.4mm，直径10mm；铝片和压电晶片1之间通过导电胶粘剂粘接在一起；压电晶片1的电路连接方式为并联，从上下表面各引出一根电缆3。压电振子的作用是发射超声波或接收超声波：根据逆压电效应，当在压电振子两电极之间施加一个高压电脉冲时，振子会产生机械振动从而发射超声波；根据压电效应，当压电振子表面受到超声波激励产生振动时，两电极之间会产生一定的电压。

变幅杆12是由透声材料制成的圆柱体，其直径为压电振子直径的1/3，为3mm，长度为1/2波长，为12mm；变幅杆12使压电振子与被检测物体表面更好地匹配耦合，由于变幅杆12具有良好的透声性能，能有效地减少超声波在压电振子和被检测物体之间传播时的能量损失，提高检测灵敏度。