[实用新型]一种晶片阵列角度可调式相控阵超声波探头

说明书

本实用新型公开了一种晶片阵列角度可调式相控阵超声波探头，包括探头基体和楔块，所述探头基体包括探头外壳、锁止装置、晶片阵列模块、连接轴、耦合剂导管和探头线缆；所述探头外壳用于安装晶片阵列模块；所述楔块整体为梯形体，下部加工成为曲面，其曲率与被检管道曲率相匹配；所述探头基体和楔块通过连接螺钉连接。本实用新型与相控阵超声波检测仪配合使用可快捷、高效地对中小径管道焊接接头内部质量进行无损检测，尤其适用于奥体不锈钢小径管焊接接头相控阵检测。本实用新型设有超声波耦合剂导流通道，探头移动时耦合剂可连续、精准地供给到工件与探头之间的检测面，耦合剂用量小、均匀性好。

技术领域

本实用新型涉及一种新型相控阵超声波探头，属于超声波检测技术领域。

背景技术

相控阵超声波探头采用多晶片集成的复合晶片阵列进行声波的发射、接收与信号转换，有别于常规超声波检测技术使用的单晶片探头，具有声束偏转、聚焦灵活可控，灵敏度高，数据信息采集量大的特点。由于相控阵探头集成度高、部件精密，因此相控阵探头制造难度大，价格昂贵。目前，中小径管道焊接接头相控阵检测通常采用自聚焦相控阵探头，根据被检管道规格、材质，选择相应频率和晶片阵列角度的探头实施检测。由于被检工件材质不同其组织结构也不同，相控阵声束在其中的偏转和聚焦存在差别，因此每种材质所需的最佳声束入射角度不尽相同，尤其在对奥氏体不锈钢小径管检测时尤为明显。为获得最佳的声束入射角度就需要选择相应的晶片阵列角度，现场检测时需准备多种规格相控阵探头，大大增加了检测成本，降低了检测效率。通过检索现有相控阵探头专利发现：探头晶片阵列形式、布置类型较多，但是未检索到相关晶片阵列角度可调的相控阵探头专利。现场开展相控阵超声波检测时，首先要在工件和探头之间施加耦合剂。检测人员通常手工将耦合剂刷涂在被检工件表面，检测过程中发现耦合不足时再进行刷涂。现有方法检测时耦合剂用量大，并且耦合剂刷涂的均匀性较差。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种晶片阵列角度可调式相控阵超声波探头，解决现有技术中探头晶片阵列固定不变，不能根据检测需求进行调整的问题。

为解决这一技术问题，本实用新型提供了一种晶片阵列角度可调式相控阵超声波探头，包括探头基体和楔块，所述探头基体包括探头外壳、锁止装置、晶片阵列模块、连接轴、耦合剂导管和探头线缆；所述探头外壳整体为梯形体，其前端为一扇形体空腔，用于安装晶片阵列模块，晶片阵列模块通过连接轴固定在探头外壳前端、并可围绕连接轴在探头外壳前端的扇形体空腔内进行平滑转动；探头外壳后端突出一正方体空腔并留有圆形孔道，探头线缆穿过该孔道，通过填充固体胶将探头线缆固定；探头外壳上部中心部位设置燕尾槽导轨，锁止装置安装在该导轨上、并可沿该导轨实现前后滑动带动锁止销的移动实现对阻尼体的锁紧与解锁；探头外壳下部对称设置两条圆形通道，两条耦合剂导管贯穿整个探头外壳安装在该圆形通道内部；连接轴安装在探头外壳外侧下部；所述楔块整体为梯形体，下部加工成为曲面，其曲率与被检管道曲率相匹配；所述探头基体和楔块通过对称布置的两个连接螺钉连接。

所述探头外壳整体为由铝合金材质制成，作为探头基体骨架固定各项组件，并为内部组件提供保护。

所述晶片阵列模块包括阻尼体、晶片阵列、矩形凹槽和晶片电缆排线，所述阻尼体外形为扇形体，其上部曲面设置有多个矩形凹槽，矩形凹槽尺寸与锁止销尺寸相匹配，每一矩形凹槽随阻尼体移动到锁止销位置时均能保证内部通道与锁止销平行，锁止销可平滑插入矩形凹槽内部；所述阻尼体下部设置圆形通道，连接轴从中心穿过；所述晶片阵列整体为一矩形平面、由16个矩形压电晶片紧密排列组成、位于阻尼体前端，每一矩形压电晶片均连接一条柔性电缆线用于压电晶片信号传输，16根电缆线依次排列组成晶片电缆排线；所述晶片电缆排线靠近晶片阵列的一部分镶嵌入阻尼体中，后半部分叠放在探头基体的内部，随阻尼体的移动而移动，晶片电缆排线后端与探头线缆连接；阻尼体成型加工时将晶片阵列与晶片电缆排线镶嵌其中，构成发射与接收信号的核心单元。

所述阻尼体由环氧树脂和钨粉的混合物经过成型加工制成，阻尼体对晶片阵列的振动起到阻尼作用。