[发明专利]一种便携式的超声波探头压力调控装置和使用方法

说明书

本发明公开了一种便携式的超声波探头压力调控装置，包括夹持机构、探头调节机构和压力传感机构。本发明的装置利用压敏传感器实现超声波探头与试样间耦合压力的控制，通过数显方式显示超声波探头与试样间耦合压力，不仅保证超声波探头与试样间耦合压力的恒定(即超声波信号稳定)，而且避免超声波信号采集过程中不断添加耦合剂对超声波信号的影响。解决了现有超声波评价应力技术中超声波探头与试样耦合状态不稳定影响超声波评价应力，且便于不同方向上应力的测量。本发明还公开了便携式的超声波探头压力调控装置的使用方法。

技术领域

本发明属于超声波无损评价技术领域，具体涉及的是一种超声波探头夹具和使用方法。

背景技术

经济社会的快速发展使焊接材料和焊接方法的发展呈现出多样化趋势，焊接结构的应用日益广泛，如船舶、汽车工业、石油管道、航空航天等领域。焊接结构件的失效不仅对企业以及社会造成经济损失，而且会对工作人员的生命安全造成威胁，因而焊接结构件的服役安全保证对焊接技术在工业领域的发展及应用就至关重要。相关研究表明，影响焊接结构服役安全的因素众多，焊接残余应力是导致其失效的重要因素之一。因而，探讨可实现焊接结构残余应力的评价方法对焊接结构件服役安全的保证就显得极为重要。目前，焊接残余应力评价方法可分为有损评价与无损评价两类。有损评价法，如盲孔法、逐层剥削法等，是在破坏工件完整性基础上实现残余应力的评价，该类方法虽可实现残余应力的评价，但不适于现场检测，且由于抽样检测不可避免对焊接结构服役带来安全隐患，因而其应用受到一定程度限制。无损评价法，如声学法、射线法、光学法等，是在保证工件完整性基础上实现残余应力的评价。相对而言，超声波法具有快速、安全、方便、可实现在线评价等优点，因而引起众多学者的广泛关注。

超声波法是基于超声波声弹性理论实现应力评价的一种方法，即超声波传播速度与应力呈严格线性关系，但该声弹性效应为一种弱效应，一般而言，应力改变100MPa，超声波在铝合金中的传播速度改变量约为0.1％，因而实验过程中超声波传播速度的精确测量难度大。为此，探索可替代超声波传播速度实现应力评价的特征参量就亟待解决。基于超声波声弹性理论分析认为，超声波通过相同距离的传播时间差可作为超声波评价应力的特征参量。目前，超声波传播时间差计算方法众多，但稳定的超声波信号(决定于超声波探头与试样间耦合压力)是影响甚至决定其计算精度的关键。超声波在介质中传播理论表明，耦合剂种类及厚度、施加在超声波探头上的压力、超声波信号采集过程中试样长度变化等均会影响超声波探头与试样间的耦合压力。因而，控制超声波探头与试样间耦合压力而获得稳定的超声波信号也就成为决定超声波评价应力精度的关键。

发明内容

为解决这一问题，本发明利用压敏传感器实现超声波探头与试样间耦合压力的控制，通过数显方式显示超声波探头与试样间耦合压力，在此基础上设计一种便携式的超声波探头压力调控装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种便携式的超声波探头压力调控装置，包括夹持机构、探头调节机构和压力传感机构；其中夹持机构包括一个探头夹持座，在探头夹持座的轴向上下两端各设有一个工件夹持机构，在工件夹持机构之间通过探头调节机构连接有超声波探头机构；所述超声波探头机构包括一个探头罩，所述探头罩包括一个用于安装超声波探头的探头固定位，在探头罩的顶端中部对应探头固定位的背部位置设置有芯片槽；

在所述探头夹持座的中部对应超声波探头机构的位置还设置有一个导杆，导杆穿过探头夹持座自由移动；所述导杆上设置有一个支撑部，所述导杆通过支撑部将一个压缩弹簧顶压在芯片槽内，通过移动导杆，使得压缩弹簧被放松或者压缩；

在所述探头夹持座背部对应导杆的安装位置还设置有至少一个导轨孔，所述导轨孔呈一个以导杆的轴线为圆心的圆弧形，在所述探头罩上设置有一个与导轨孔对应的销钉，所述销钉穿过导轨孔，通过销钉沿导轨孔作弧形移动，驱动探头罩旋转；

所述压力传感机构包括一个安装在芯片槽内的压敏传感器，以及与压敏传感器连接的压力传感显示模块。