[发明专利]一种球式超声探头及手动、自动超声波C扫描成像方法

权利要求书

1.一种球式超声探头，包括壳体以及设于壳体内的探头本体，所述探头本体包括中空管体以及安装在中空管体内的超声波传感器，其特征在于：所述探头本体还包括：

存储箱，设于壳体内，用于存储耦合剂；

球头，为柔性透声材质制成的中空球体，该球体内填充有耦合剂；该球头可相对中空管体转动地设于中空管体的顶端，所述球头部分内置于存储箱内，球头与存储箱之间保持相对密封，另外，球头部分外露于壳体。

2.根据权利要求1所述的球式超声探头，其特征在于：所述球头外侧还安装有用于采集球头转动时移动距离的编码器，与所述编码器相连接的编码器信号线外露于壳体。

3.根据权利要求2所述的球式超声探头，其特征在于：所述球头与存储箱之间设有控制件，用于在球头静止时阻挡存储箱内的耦合剂流出，且在球头转动时，使球头表面涂抹耦合剂。

4.根据权利要求3所述的球式超声探头，其特征在于：所述存储箱上还开设有用于添加耦合剂的进料口，所述进料口外露于壳体。

5.根据权利要求2所述的球式超声探头，其特征在于：还包括设于中空管体底端的弹性件以及设于中空管体内的压力传感器，所述压力传感器设于弹性件与超声波传感器之间，所述弹性件在外力作用下能驱动压力传感器与超声波传感器相抵触，同时超声波传感器与球头相接触。

6.根据权利要求5所述的球式超声探头，其特征在于：所述弹性件、压力传感器、超声波传感器和球头的中心在同一条轴线上。

7.根据权利要求1～6任一项所述的球式超声探头，其特征在于：所述超声波传感器为超声波水浸探头或晶片。

8.一种使用上述权利要求2～4任一项所述的球式超声探头进行手动超声波C扫描成像方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、将球式超声探头的超声传感器的信号线和编码器的信号线分别与检测设备的超声信号接入端和编码器接入端相连接，且将检测设备设置成外触发模式；

步骤2、在待检测工件表面预先涂抹一层耦合剂，手持所述球式超声探头在被检测工件表面上进行手动扫查；

步骤3、根据经验对所述球式超声探头施加压力，此时球头在待检测工件表面平稳滚动，并根据超声波回波幅值进行判断超声波是否顺利进入被检测工件内部，具体判断过程为：当施加压力为N时，判断此时的超声波回波幅值是否大于设定值，如是，则超声波顺利进入被检测工件内部，并转入步骤4，如否，则改变施加压力且继续对超声波回波幅值进行判断，直至当施加的压力能保证超声波顺利进入被检测工件内部，则转入步骤4；其中，N0；

步骤4、此时根据检测设备采集的超声波信号获得缺陷幅值以及根据检测设备采集的编码器信号获得位置信息，从而实现C扫描成像。

9.一种使用权利要求5或6任一项所述的球式超声探头进行自动超声波C扫描成像方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、将球式超声探头的超声波传感器的信号线和编码器的信号线分别与检测设备的超声信号接入端和编码器接入端相连接，且将压力传感器的信号线与压力采集设备的采集端相连接，检测设备和压力采集设备均设置为外触发模式；

步骤2：在被检测工件表面预先涂抹一层耦合剂，采用自动扫查机构控制所述球头超声探头在被检测工件表面扫查，采集每个扫查点的压力值和超声波信号幅值，将压力值与超声波信号幅值通过编码器的数值一一对应并进行保存起来；

步骤3：建立不同压力值下超声波信号幅值的变化规律；具体步骤为：将上述球头超声探头垂直正对某一缺陷，利用自动机械机构控制上述球头超声探头压向缺陷，形成不同压力并采集不同压力值下的超声波信号幅值，该超声波波信号幅值对应为缺陷信号幅值；

步骤4：将步骤2中采集到的每个扫查点的压力值分别代入到步骤3中建立的不同压力值与缺陷信号幅值之间的对应曲线中对当前缺陷信号幅值进行校正，获得校正后的缺陷信号幅值；

步骤5：此时根据获得的校正后的缺陷信号幅值以及检测设备采集的编码器信号获得位置信息，从而实现C扫描成像。

10.根据权利要求9所述的自动超声波C扫描成像方法，其特征在于：所述步骤2和步骤4中使用的自动扫查机构为六/四轴机械运动机构或六/四轴机械手。