[实用新型]一种可发射多频信号的超声探头

说明书

本实用新型公开了一种可发射多频信号的超声探头。本实用新型的超声探头，其包含压电晶片组合体；所述的压电晶片组合体包含高频晶片、中频晶片和低频晶片，从上到下依次叠加，且相邻晶片之间用滤波层隔离；位于低频晶片和中频晶片之间的第一滤波层与中频晶片的外侧面包覆一低频匹配层，位于中频晶片和高频晶片之间的第二滤波层与高频晶片的外侧面包覆一中频匹配层，中频匹配层和高频晶片的上表面覆盖一高频匹配层。本实用新型只需要通过一次扫查，即可实现对具有高衰减特性和大深度范围的盆式绝缘子的全深度覆盖检测，具有高效率特征；同时，高频晶片还可以接收低频晶片所产生的谐波信号，从而保障深度较大区域的缺陷分辨率。

技术领域

本实用新型属于无损检测传感器技术领域，特别是一种可发射多频信号的超声探头。

背景技术

盆式绝缘子是变电站气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的重要部件，起着隔离相邻气室、支撑导体及绝缘的重要作用，是保证电网安全可靠运行的基础。由于绝缘子内部缺陷的存在以及现场安装紧固作业不规范等因素，绝缘子破裂并导致GIS漏气的事故时有发生，极大地影响了电网设备的安全稳定运行。

绝缘子检测主要有出厂检验和在役检验两类。出厂检验主要采用X射线成像技术来检出内部气孔，但是当盆式绝缘子在变电站安装固化之后，由于透照面被封在GIS壳体内部，因而射线检测不再适用。在役检验主要是通过其进行局部放电监测和SF6气体在线监测来实现，但是局部放电检测只是对靠近中心导体的缺陷比较敏感，而对位于盆式绝缘子边缘的缺陷不敏感；SF6气体在线监测尽管包含了丰富的绝缘状态信息，但是未能直接用于评价盆式绝缘子的结构完整性，无法准确地判断和更换故障部件。

超声波检测技术是在役盆式绝缘子内部缺陷检测的切实可行的手段。然而，盆式绝缘子的材质一般是以环氧树脂为基体，添加三氧化二铝等第二相颗粒后固化而成，此类材料本身具有高衰减特性，其声衰减系数高达0.3dB/mm/MHz；而且盆式绝缘子的直径较大，一般在500mm-1000mm范围。对于在役绝缘子而言，超声探头可以接触的面只有外圆面部分。此时，为了兼顾检测分辨率和覆盖深度，必须采用不同频率的超声信号进行分区组合检测，频率较低的信号可以覆盖深度更大的部位，而频率较高的信号则可以保证对浅表层的检测分辨率，同时高频晶片还可以接收低频探头所产生的高阶谐波信号，从而提高对大深度范围的分辨率。

然而，目前还没有针对盆式绝缘子这种高衰减材质和大深度范围分区检测且可以同时发射多种频率信号的超声波专用传感器。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种可发射多频信号的超声探头，以配合盆式绝缘子自动化检测，实现盆式绝缘子的全覆盖和高效率检测。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种可发射多频信号的超声探头，其包含压电晶片组合体；

所述的压电晶片组合体包含高频晶片、中频晶片和低频晶片，从上到下依次叠加，且相邻晶片之间用滤波层隔离；位于低频晶片和中频晶片之间的第一滤波层与中频晶片的外侧面包覆一低频匹配层，位于中频晶片和高频晶片之间的第二滤波层与高频晶片的外侧面包覆一中频匹配层，中频匹配层和高频晶片的上表面覆盖一高频匹配层；

所述第一滤波层厚度为低频匹配层厚度与中频晶片厚度之差，所述第二滤波层厚度为中频匹配层厚度与高频晶片厚度之差，所述高频匹配层的长宽尺寸与低频晶片相等。

优选的，所述第一滤波层的长宽尺寸与中频晶片相等，所述第二滤波层的长宽尺寸与高频晶片相等。

优选的，所述的压电晶片组合体上固定安装外壳和透声楔块，外壳上装有三个线缆接头，分别用引线连接三个晶片的正负极。

优选的，所述的外壳与压电晶片组合体之间采用纯环氧树脂固定。