[发明专利]一种不规则表面工件的残余应力超声测量探头及测量方法

权利要求书

1.一种不规则表面工件的残余应力超声测量探头，其特征在于，包括旋转连接杆(3)，其两端分别一个超声探头，两个超声探头沿旋转连接杆(3)的轴向中心对称设置，并且能够沿旋转连接杆(3)的周向转动，其中一个发射探头，另一个为接收探头；

所述超声探头包括适形保护膜、用于对超声波横向聚焦的晶片和横向聚焦楔块；

所述适形保护膜位于横向聚焦楔块的底部，用于使横向聚焦楔块的底面与工件的表面完全贴合，晶片设置在横向聚焦楔块上，发射探头晶片的入射角和接收探头晶片的出射角能够产生临界折射纵波；

测量时，超声波经过发射探头的晶片聚焦后通过横向聚焦楔块传到至工件，再通过发射探头的横向聚焦楔块传到至晶片射出。

2.根据权利要求1所述的一种不规则表面工件的残余应力超声测量探头，其特征在于，所述横向聚焦楔块远离旋转连接端的一端设置有斜面，晶片设置在斜面上。

3.根据权利要求1所述的一种不规则表面工件的残余应力超声测量探头，其特征在于，所述晶片的表面为凸起的弧面。

4.根据权利要求1所述的一种不规则表面工件的残余应力超声测量探头，其特征在于，所述适形保护膜为柔性膜。

5.根据权利要求1或4所述的一种不规则表面工件的残余应力超声测量探头，其特征在于，所述适形保护膜的声阻抗应分别介于横向聚焦楔块和被检测工件之间。

6.根据权利要求1所述的一种不规则表面工件的残余应力超声测量探头，其特征在于，所述横向聚焦楔块的上表面为凸起的弧面，使声阻抗沿弧面的径向从外侧向中心逐渐减小。

7.根据权利要求1所述的一种不规则表面工件的残余应力超声测量探头，其特征在于，所述旋转连接杆包括相互套设的内杆和外杆，内杆和外杆能够相互转动，两个超声探头分别与内杆和外杆的端部固接。

8.根据权利要求7所述的一种不规则表面工件的残余应力超声测量探头，其特征在于，所述内杆和外杆的套接端设置有轴向限位装置，用于对内杆和外杆的长度限位。

9.根据权利要求1所述的一种不规则表面工件的残余应力超声测量探头，其特征在于，所述发射探头的横向聚焦楔块的超声波入射点与接收探头的横向聚焦楔块的超声波出射点之间的间距为5-10mm。

10.一种权利要求1-9任一项所述的一种不规则表面工件的残余应力超声测量探头的测量方法，其特征在于，

将两个超声探头沿工件的纵向设置，并使横向聚焦楔块的底面与工件的表面完全耦合；

通过发射探头的晶片发射超声波，超声波经过聚焦后传播至发射探头的横向聚焦楔块，超声波在横向聚焦楔块中再次聚焦后传播至工件中，并形成临界折射纵波在工件中传播至接收探头的横向聚焦楔块，并被接收探头的晶片接收；

获得超声波的传播时间，根据工件的超声波的传播时间-残余应力曲线图，获得不规则表面工件内部的残余应力。