專利名稱：一種超聲波探頭擴散角自動測定裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲波探頭性能測試裝置，特別是一種超聲波探頭擴散角自動測
定裝置。
背景技術：
常規超聲波直探頭與斜探頭的擴散角測試方法為，首先，在半圓柱體超聲校準試塊的水平掃查面上人工移動超聲波探頭，同時觀察回波大小，當回波最大時，保持探頭不動，此時探頭所處位置為半圓柱體超聲校準試塊的半圓弧面的中心位置；然后，在半圓柱體超聲校準試塊的半圓弧面上人工移動超聲波接收探頭，超聲波主波束向兩側擴散，以接收到最大波峰為起點向兩側移動超聲波接收探頭，把相對靈敏度下降3dB作為臨界角，尋找到半圓弧面上的主波束擴散角邊端后，通過半圓弧面上的角度刻度估計得出擴散角的大小。此方法檢測效率較低，一方面人工移動超聲波探頭尋找最大回波波峰位置速度較慢，且固定超聲波探頭時存在一定誤差，另一方面人工移動超聲波接收探頭效率較低，而且人工判斷存在誤差。
發明內容
本發明的目的在于，為了提高超聲波探頭擴散角的測定效率，研制了 一種超聲波探頭擴散角自動測定裝置，采用機械傳動裝置控制移動超聲波探頭，同時采用超聲波陣列弧形探頭接收超聲回波，快速檢測出超聲波主波束擴散角兩個邊端之間的距離，精確計算出擴散角大小。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種超聲波探頭擴散角自動測定裝置，包括超聲波陣列弧形探頭、探頭夾持架、滑軌、機械傳動裝置、半圓柱體超聲校準試塊。所述探頭夾持架固定在滑軌上；所述滑軌固定在機械傳動裝置上，滑軌平行于半圓柱體超聲校準試塊上的水平掃查面；所述機械傳動裝置與探頭夾持架機械連接，機械傳動裝置控制探頭夾持架的移動。所述超聲波陣列弧形探頭由多個壓電陶瓷晶片組成，多個壓電陶瓷晶片緊密排列分布在超聲波陣列弧形探頭的內圓弧形探測面上；超聲波陣列弧形探頭的內圓弧形探測面的半徑、寬度與半圓柱體超聲校準試塊中的半圓弧面的半徑、寬度相同，超聲波陣列弧形探頭的內圓弧形探測面的弧長與壓電陶瓷晶片的數量根據超聲檢測精度要求確定，當內圓弧探測面的弧長越大、壓電陶瓷晶片的數量越多時，檢測精度越高。所述探頭夾持架采用固體非金屬材料，例如硬橡膠或硬塑料，探頭夾持架中有夾持間距調節器。所述滑軌采用耐磨材料，例如鉻軸承鋼。測定過程中，超聲波探頭耦合在半圓柱體超聲校準試塊的水平掃查面上，探頭夾持架夾住超聲波探頭，超聲波探頭連接到多通道超聲檢測儀的單通道探頭接口上；機械傳動裝置連接到多通道超聲檢測儀的I/o接口 ；超聲波陣列弧形探頭連接到多通道超聲檢測儀的多通道探頭接口。開啟多通道超聲檢測儀，超聲檢測儀激勵超聲波探頭，同時向機械傳動裝置發送啟動信號，機械傳動裝置控制探頭夾持架在滑軌上移動，超聲波探頭沿著半圓柱體超聲校準試塊的水平掃查面移動，當超聲波探頭接收到最大回波時刻，多通道超聲檢測儀向機械傳動裝置發送信號，機械傳動裝置精確控制超聲波探頭移動至接收到最大回波時的位置處，而后停止移動。根據已知的被測超聲波探頭的入射角，將超聲波陣列弧形探頭耦合到半圓柱體超聲校準試塊半圓弧面上的相應角度位置處，此時，超聲波探頭發射的超聲波主波束將由超聲波陣列弧形探頭接收，超聲波陣列弧形探頭中的每個壓電陶瓷晶片接收的信號傳輸至多通道超聲檢測儀中，并在與之對應的各個檢測通道信號顯示框中顯示輸出。此時，超聲波陣列弧形探頭中的一個壓電陶瓷晶片將接收到最大超聲波信號，在它的兩邊，將各有一個壓電陶瓷晶片接收到低于最大超聲波信號3dB的超聲波信號，根據這兩個壓電陶瓷晶片的已知的幾何尺寸關系即可精確計算出擴散角大小。本發明的有益效果是，一種超聲波探頭擴散角自動測定裝置，通過機械傳動裝置快速精確移動超聲波探頭，利用超聲波陣列弧形探頭接收超聲波，快速確定擴散角的兩個邊端，根據超聲波陣列弧形探頭中壓電陶瓷晶片的尺寸幾何關系計算出擴散角大小，大大降低檢測誤差，提高了工作效率，適用于各種超聲波直探頭與斜探頭的擴散角測定工作。以下結合實施例對本發明作進一步說明。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明實施例的測定裝置平面示意圖。圖2是本發明實施例的測定裝置三維示意圖。圖3是本發明實施例的測定裝置中的超聲波陣列弧形探頭示意圖。圖4是本發明實施例的超聲波直探頭測定過程示意圖。圖5是本發明實施例的超聲波斜探頭測定過程示意圖。圖中，1.超聲波陣列弧形探頭，2.探頭夾持架，3.滑軌，4.機械傳動裝置，5.半圓柱體超聲校準試塊，6.超聲波直探頭，7.超聲波斜探頭，8.超聲波主波束，10.壓電陶瓷晶片，20.夾持間距調節器，IOmax.接收到最大超聲波信號的壓電陶瓷晶片，10_3dB.接收到低于最大超聲波信號3dB的超聲波信號的壓電陶瓷晶片，β·擴散角。
具體實施例方式在圖1、2、3所示的實施例中，一種超聲波探頭擴散角自動測定裝置，包括超聲波陣列弧形探頭1、探頭夾持架2、滑軌3、機械傳動裝置4、半圓柱體超聲校準試塊5。所述探頭夾持架2固定在滑軌3上；所述滑軌3固定在機械傳動裝置4上，滑軌3平行于半圓柱體超聲校準試塊5上的水平掃查面；所述機械傳動裝置4與探頭夾持架2機械連接，機械傳動裝置4控制探頭夾持架2的移動。所述超聲波陣列弧形探頭I由多個壓電陶瓷晶片10組成，多個壓電陶瓷晶片10緊密排列分布在超聲波陣列弧形探頭I的內圓弧形探測面上；超聲波陣列弧形探頭I的內圓弧形探測面的半徑、寬度與半圓柱體超聲校準試塊5中的半圓弧面的半徑、寬度相同，超聲波陣列弧形探頭I的內圓弧形探測面的弧長與壓電陶瓷晶片10的數量根據超聲檢測精度要求確定，當內圓弧探測面的弧長越大、壓電陶瓷晶片10的數量越多時，檢測精度越高。所述探頭夾持架2采用固體非金屬材料，例如硬橡膠或硬塑料，探頭夾持架2中有夾持間距調節器20。所述滑3軌采用耐磨材料，例如鉻軸承鋼。
在圖4所示實施例的超聲波直探頭測定過程中，超聲波直探頭6耦合在半圓柱體超聲校準試塊5的水平掃查面上，探頭夾持架2夾住超聲波直探頭6，超聲波直探頭6連接到多通道超聲檢測儀的單通道探頭接口上；機械傳動裝置4連接到多通道超聲檢測儀的I/O接口 ；超聲波陣列弧形探頭I連接到多通道超聲檢測儀的多通道探頭接口。開啟多通道超聲檢測儀，超聲檢測儀激勵超聲波直探頭6，同時向機械傳動裝置4發送啟動信號，機械傳動裝置4控制探頭夾持架2在滑軌3上移動，超聲波直探頭6沿著半圓柱體超聲校準試塊5的水平掃查面移動，當超聲波直探頭6接收到最大回波時刻，多通道超聲檢測儀向機械傳動裝置4發送信號，機械傳動裝置4精確控制超聲波直探頭6移動至接收到最大回波時的位置處，而后停止移動。超聲波直探頭6的入射角與入射面垂直，將超聲波陣列弧形探頭I耦合到半圓柱體超聲校準試塊5半圓弧面中間位置處，此時，超聲波直探頭6發射的超聲波主波束8將由超聲波陣列弧形探頭I接收，超聲波陣列弧形探頭I中的每個壓電陶瓷晶片10接收的信號傳輸至多通道超聲檢測儀中，并在與之對應的各個檢測通道信號顯示框中顯示輸出。此時，超聲波陣列弧形探頭I中的一個壓電陶瓷晶片IOmax將接收到最大超聲波信號，在它的兩邊，將各有一個壓電陶瓷晶片10_3dB接收到低于最大超聲波信號3dB的超聲波信號，根據這兩個壓電陶瓷晶片10_3dB的已知的幾何尺寸關系即可精確計算出擴散角β大小。在圖5所示實施例的超聲波斜探頭測定過程中，與圖4所示的超聲波直探頭測定過程不同之處在于，測定入射角為45度的超聲波斜探頭7的擴散角β，因被測超聲波斜探頭7的入射角為45度，所以將超聲波陣列弧形探頭I耦合到半圓柱體超聲校準試塊5半圓弧面上的45度角刻度位置處，此時，超聲波斜探頭7發射的超聲波主波束8將由超聲波陣列弧形探頭I接收，超聲波陣列弧形探頭I中的每個壓電陶瓷晶片10接收的信號傳輸至多通道超聲檢測儀中，并在與之對應的各個檢測通道信號顯示框中顯示輸出。此時，超聲波陣列弧形探頭I中的一個壓電陶瓷晶片IOmax將接收到最大超聲波信號，在它的兩邊，將各有一個壓電陶瓷晶片10_3dB接收到低于最大超聲波信號3dB的超聲波信號，根據這兩個壓電陶瓷晶片10_3dB的已知的幾何尺寸關系即可精確計算出擴散角β大小。上述實施例僅用來進一步說明本發明的一種超聲波探頭擴散角自動測定裝置，但本發明并不局限于實施例，應當理解，在不脫離本發明的范圍內，可以對上述實施例做出多種組合及改變。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種超聲波探頭擴散角自動測定裝置，包括超聲波陣列弧形探頭、探頭夾持架、滑軌、機械傳動裝置、半圓柱體超聲校準試塊，其特征在于所述探頭夾持架固定在滑軌上； 所述滑軌固定在機械傳動裝置上，滑軌平行于半圓柱體超聲校準試塊上的水平掃查面；所述機械傳動裝置與探頭夾持架機械連接。
2.根據權利要求1所述的一種超聲波探頭擴散角自動測定裝置，其特征在于所述超聲波陣列弧形探頭由多個壓電陶瓷晶片組成，多個壓電陶瓷晶片緊密排列分布在超聲波陣列弧形探頭的內圓弧形探測面上；超聲波陣列弧形探頭的內圓弧形探測面的半徑、寬度與半圓柱體超聲校準試塊中的半圓弧面的半徑、寬度相同。
3.根據權利要求1所述的一種超聲波探頭擴散角自動測定裝置，其特征在于所述探頭夾持架采用固體非金屬材料，探頭夾持架中有夾持間距調節器。
4.根據權利要求1所述的一種超聲波探頭擴散角自動測定裝置，其特征在于所述滑軌采用耐磨材料。
全文摘要
本發明公開了一種超聲波探頭擴散角自動測定裝置，包括超聲波陣列弧形探頭、探頭夾持架、滑軌、機械傳動裝置、半圓柱體超聲校準試塊，通過機械傳動裝置快速精確移動超聲波探頭，利用超聲波陣列弧形探頭接收超聲波，快速確定擴散角的兩個邊端，根據超聲波陣列弧形探頭中壓電陶瓷晶片的尺寸幾何關系計算出擴散角大小，大大降低檢測誤差，提高了工作效率，適用于各種超聲波直探頭與斜探頭的擴散角測定工作。
文檔編號G01N29/30GK103033566SQ20121058932
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者林俊明 申請人:愛德森(廈門)電子有限公司