用于鋼管外壁探傷的接觸式單晶直探頭的制作方法
【專利摘要】一種用于鋼管外壁探傷的接觸式單晶直探頭，包括外殼、同軸電纜、楔塊、阻尼塊、壓電晶片和聲阻抗匹配層；所述的同軸電纜鑲嵌在外殼上，楔塊安裝在外殼的下端部，所述的楔塊為兩層貼合結構，由上至下依次為第一導聲層、第二導聲層，所述的第二導聲層上表面和下表面均為圓拱形，所述的第一導聲層上表面為平面、其下表面形狀與第二導聲層上表面圓拱形相匹配；所述第一導聲層上由下至上依次貼合有聲阻抗匹配層、壓電晶片和阻尼塊，同軸電纜的芯線和地線分別通過導線與壓電晶片上邊面和下表面上的導電鍍層相連接。利用材料聲速的不同，能夠有效的對聲波進行折射，從而改變原本聚集狀態的波束甚至改變為平行狀態，從而提高探頭的分辨率及檢測范圍。
【專利說明】用于鋼管外壁探傷的接觸式單晶直探頭
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種用于鋼管外壁探傷的接觸式單晶直探頭。
【背景技術】
[0002]對于建筑材料及金屬管道來說，長時間的在特殊環境或條件下使用后容易出現材料內部的損傷。目前對于材料內部損傷檢測時通過超聲波來實現的，較常見的是由超聲波探頭和顯示設備組成，二者之間通過同軸電纜傳遞信號。其中超聲波探頭的結構是:主要由外殼、楔塊和壓電晶片組成，楔塊安裝在外殼的下端部，該楔塊上端凸起的一側斜面表面固裝壓電晶片，在壓電晶片上套裝有阻尼塊，壓電晶片通過電纜與同軸電纜連接，在外殼內剩余的空間內填充吸聲材料,上述楔塊為有機玻璃材料制成,在實際使用時,楔塊的下端面為平板式，對具有較大表面積且較平坦的部件進行內部探傷時非常方便，但對于表面積較小、外緣曲率較高的管道來說，上述帶有平板式楔塊結構的超聲波探頭就非常不方便了，而且由于二者接觸不是很緊密，檢測的結果容易出現誤差。現有技術中有楔塊底部為圓拱形的超聲探頭，但是將楔塊底部改為圓拱形后會出現超聲波束呈聚集狀態，如圖1所示，這不利于鋼管損傷的探測。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是:克服現有技術中超聲波探頭難以探測鋼管損傷的不足，提供一種用于鋼管外壁探傷的接觸式單晶直探頭。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種用于鋼管外壁探傷的接觸式單晶直探頭，包括外殼、同軸電纜、楔塊、阻尼塊、壓電晶片和聲阻抗匹配層；所述的同軸電纜鑲嵌在外殼上，所述的楔塊安裝在外殼的下端部，所述的楔塊為兩層貼合結構，由上至下依次為第一導聲層、第二導聲層，所述的第二導聲層上表面和下表面均為圓拱形，所述的第一導聲層上表面為平面、其下表面形狀與第二導聲層上表面圓拱形相匹配；所述第一導聲層上由下至上依次貼合有聲阻抗匹配層、壓電晶片和阻尼塊，同軸電纜的芯線和地線分別通過導線與壓電晶片上邊面和下表面上的導電鍍層相連接。
[0005]本申請中將楔塊設置為兩層貼合結構，利用材料聲速的不同，這樣探頭能夠有效的對聲波進行折射，從而改變圓拱形楔塊底部發出的超聲波的方向及范圍，改變原本聚集狀態的波束甚至改變為平行狀態。
[0006]進一步地，所述的外殼內填充有吸聲材料，吸聲材料能夠吸收背部反射回來的超聲，防止對檢測造成干擾，提高了探頭分辨率。
[0007]進一步地，所述的探頭還具有匹配電感，所述的匹配電感與壓電晶片并聯，以調整超聲波的波形，提高靈敏度帶寬。
[0008]作為優選,所述的第一導聲層為有機玻璃和第二導聲層為聚砜，聚砜與有機玻璃的聲速不同能夠有效的對聲波進行折射。
[0009]作為優選，所述的第二導聲層底部圓拱形的曲率半徑為72mm，根據實際使用需要，來確定曲率半徑，使探頭適用于不同管徑的鋼管。
[0010]本發明的有益效果是，本發明的利用材料聲速的不同，這樣探頭能夠有效的對聲波進行折射，從而改變圓拱形楔塊底部發出的超聲波的方向及范圍，改變原本聚集狀態的波束甚至改變為平行狀態，從而提高探頭的分辨率及檢測效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0012]圖1為現有技術中楔塊底部為圓拱形的超聲探頭；
[0013]圖2是實施例1超聲探頭結構示意圖；
[0014]圖3為實施例2超聲探頭結構示意圖；
[0015]圖4為實施例3超聲波探頭結構示意圖；
[0016]圖中:1.外殼,2.同軸電纜,3.第一導聲層,4.第二導聲層,5.阻尼塊,6.壓電晶片，7.聲阻抗匹配層，8.導線，9.吸聲材料，10.匹配電感。
【具體實施方式】
[0017]現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
[0018]實施例1
[0019]如圖2所示，一種用于鋼管外壁探傷的接觸式單晶直探頭，包括外殼1、同軸電纜
2、楔塊、阻尼塊3、壓電晶片4和聲阻抗匹配層7;所述的同軸電纜2鑲嵌在外殼I上，所述的楔塊安裝在外殼I的下端部，所述的楔塊為兩層貼合結構，由上至下依次為第一導聲層
3、第二導聲層4,所述的第二導聲層4上表面和下表面均為圓拱形,所述的第一導聲層3上表面為平面、其下表面形狀與第二導聲層4上表面圓拱形相匹配；所述第一導聲層3上由下至上依次貼合有聲阻抗匹配層7、壓電晶片6和阻尼塊5，同軸電纜2的芯線和地線分別通過導線8與壓電晶片6上邊面和下表面上的導電鍍層相連接。
[0020]所述的第一導聲層3為有機玻璃,第二導聲層4為聚砜,聚砜與有機玻璃的聲速不同，能夠有效的對聲波進行折射。根據實際使用需要，來確定曲率半徑，使探頭適用于不同管徑的鋼管，所述的第二導聲層4底部圓拱形的曲率半徑為72mm。
[0021]本申請中將楔塊設置為兩層貼合結構，利用材料聲速的不同，這樣探頭就能夠有效的對聲波進行折射，從而改變圓拱形楔塊底部發出的超聲波的方向及范圍，改變原本聚集狀態的波束甚至改變為平行狀態。
[0022]實施例2
[0023]如圖3所示，作為實施例1的進一步改進，所述的外殼I內填充有吸聲材料9，吸聲材料9能夠吸收背部反射回來的超聲波，防止對檢測造成干擾，提高了探頭分辨率。
[0024]實施例3
[0025]如圖4所示，作為實施例1的進一步改進，所述的探頭還具有匹配電感10，所述的匹配電感10與壓電晶片6并聯，以調整超聲波的波形。
【權利要求】
1.一種用于鋼管外壁探傷的接觸式單晶直探頭，其特征在于:包括外殼(I)、同軸電纜(2)、楔塊、阻尼塊(3)、壓電晶片(4)和聲阻抗匹配層(7);所述的同軸電纜(2)鑲嵌在外殼(I)上，所述的楔塊安裝在外殼(I)的下端部，所述的楔塊為兩層貼合結構，由上至下依次為第一導聲層(3)、第二導聲層(4)，所述的第二導聲層(4)上表面和下表面均為圓拱形，所述的第一導聲層(3)上表面為平面、其下表面形狀與第二導聲層(4)上表面圓拱形相匹配；所述第一導聲層(3)上由下至上依次貼合有聲阻抗匹配層(7)、壓電晶片(6)和阻尼塊(5)，同軸電纜(2)的芯線和地線分別通過導線(8)與壓電晶片(6)上邊面和下表面上的導電鍍層相連接；所述的第一導聲層(3)為有機玻璃，第二導聲層(4)為聚砜。
2.根據權利要求1所述的用于鋼管外壁探傷的接觸式單晶直探頭，其特征在于:所述的外殼⑴內填充有吸聲材料(9)。
3.根據權利要求1所述的用于鋼管外壁探傷的接觸式單晶直探頭，其特征在于:所述的探頭還具有匹配電感(10)，所述的匹配電感(10)與壓電晶片(6)并聯。
4.根據權利要求1所述的用于鋼管外壁探傷的接觸式單晶直探頭，其特征在于:所述的第二導聲層(4)底部圓拱形的曲率半徑為72mm。
【文檔編號】G01N29/24GK103983700SQ201410196884
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】周南岐 申請人:常州市常超電子研究所有限公司