一種超聲波縱波和橫波測試擊發探頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及超聲波縱波和橫波測試領域，尤其涉及一種既能用于工民建的無損檢測、水電工程的巖體測試，又能用于實驗室的試塊、試件測試的超聲波縱波和橫波測試擊發探頭。
【背景技術】
[0002]目前，進行縱波和橫波測試時采用的擊發探頭都為面接觸方式，由于擊發探頭接觸面與被擊振介質不能全面積接觸，這樣一方面在計算擊發和接收之間的距離時就存在一定的誤差，對隨后計算出的彈性參數的準確性產生影響，特別是實驗室對小試塊(或試件)測試成果影響更大;另一方面面接觸擊發時，由于擊發方向固定，為獲取縱波和橫波兩個參數需分別采用縱、橫波接收探頭，且擊發的縱波和橫波能量不可能同時最大化。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種既能用于工民建的無損檢測、水電工程的巖體測試，又能用于實驗室的試塊、試件測試的超聲波縱波和橫波測試擊發探頭及其制造方法，從而解決現有技術中存在的前述問題。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0005]—種超聲波縱波和橫波測試擊發探頭，包括第一質量塊、激振部分、第二質量塊、第三質量塊、固定件、外絕緣層和引線;所述第一質量塊、所述激振部分、所述第二質量塊和所述第三質量塊自上而下順序連接并由所述固定件固定;所述引線從所述激振部分引出；所述外絕緣層設置于所述激振部分的外周且覆蓋面大于所述激振部分的外表面;所述第三質量塊的下端為頂點向下的圓錐體，所述圓錐體的頂點為發射觸點。
[0006]優選的，所述激振部分主要由兩組四片壓電陶瓷環片組成，所述兩組四片壓電陶瓷環片分別是第一壓電陶瓷環片、第二壓電陶瓷環片、第三壓電陶瓷環片和第四壓電陶瓷環片;所述第一壓電陶瓷環片、所述第二壓電陶瓷環片、所述第三壓電陶瓷環片和所述第四壓電陶瓷環片自上而下依次疊加;每兩個壓電陶瓷環片之間設有電極片。
[0007]優選的，設置于所述第一壓電陶瓷環片的正極和所述第二壓電陶瓷環片的正極之間的電極片為第一電極片，設置于所述第三壓電陶瓷環片的正極和所述第四壓電陶瓷環片的正極之間的電極片為第三電極片，設置于所述第二壓電陶瓷環片的負極和所述第三壓電陶瓷環片的負極之間的電極片為第二電極片;所述第一壓電陶瓷環片的負極與所述第一質量塊連接，所述第四壓電陶瓷環片的負極與所述第二質量塊連接;所述第二電極片與負極引線連接，所述第一電極片和所述第三電極片均與正極引線連接。
[0008]優選的，所述兩組四片壓電陶瓷環片的內環直徑大于所述固定件的直徑，且所述兩組四片壓電陶瓷環片內環側與所述固定件之間形成空腔。
[0009]優選的，所述固定件為螺栓，所述第一質量塊中間設有能容納所述螺栓穿過的通孔，所述第二質量中間設有能容納所述螺栓穿過的通孔，所述第三質量塊中間設有與所述螺栓配合的螺孔。
[0010]優選的，所述外絕緣層覆蓋了整個所述激振部分和部分第一質量塊和部分第二質量塊，所述引線分別從所述外絕緣層與所述第一質量塊之間引出。
[0011]優選的，所述第一質量塊為碳鋼材質，所述第二質量塊為鋁材質，所述第三質量塊為碳鋼材質;所述第一質量塊的質量大于所述第二質量塊和第三質量塊的質量之和。
[0012]優選的，所述圓錐體的錐角為45-60度。
[0013]優選的，所述螺栓為金屬材質，所述外絕緣層為絕緣橡膠材質。
[0014]所述的超聲波縱波和橫波測試擊發探頭的制造方法，包括以下步驟:
[0015]將第一質量塊、第一壓電陶瓷環片、第一電極片、第二壓電陶瓷環片、第二電極片、第三壓電陶瓷環片、第三電極片、第四壓電陶瓷環片、第二質量塊依次套設在螺栓上且各所述壓電陶瓷環片與所述螺栓之間形成空腔，然后所述螺栓與所述第三質量塊通過螺扣鎖緊固定，進而使第一質量塊、第一壓電陶瓷環片、第一電極片、第二壓電陶瓷環片、第二電極片、第三壓電陶瓷環片、第三電極片、第四壓電陶瓷環片、第二質量塊、第三質量塊依次緊密固定連接;其中每一部件的結合面上均涂有硅油耦合，且所述第一壓電陶瓷環片的負極與所述第一質量塊連接，所述第一壓電陶瓷環片的正極與第一電極片連接，所述第二壓電陶瓷環片的正極與第一電極片連接，所述第二壓電陶瓷環片的負極與第二電極片連接，所述第三壓電陶瓷環片的負極與第二電極片連接，所述第三壓電陶瓷環片的正極與第三電極片連接，所述第四壓電陶瓷環片的正極與所述第三電極片連接，所述第四壓電陶瓷環片的負極與所述第二質量塊連接;緊固連接后在所述第二電極片上焊接負極引線，所述負極引線同時與第一質量塊、所述螺栓、所述第二質量塊和所述第三質量塊導電連接，在所述第一電極片和所述第三電極片上焊接正極引線，最后套設外絕緣層，所述外絕緣層覆蓋住所有壓電陶瓷環片和電極片，同時覆蓋住第一質量塊的部分和第二質量塊的部分，將所述正極引線和所述負極引線從所述第一質量塊和所述外絕緣層之間引出。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]本實用新型的擊發探頭為超聲波縱波和橫波測試擊發探頭，本實用新型的探頭采用點觸式構造，相較于傳統的擊發探頭的面接觸，點接觸方式優勢明顯。一方面可通過改變擊發方向的方式，讓縱波或橫波能量最大化;另一方面，點觸式更能讓擊發能量集中，有能量聚焦效應。因此可以極大地減小測試誤差。既能用于工民建的無損檢測、水電工程的巖體測試，又能用于實驗室的試塊、試件的測試。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的超聲波縱波和橫波測試擊發探頭的結構示意圖；
[0019]其中:1---負極引線;2—螺栓;3—負極引線;4—第一質量塊;5—外絕緣層；6—第一壓電陶瓷環片;7—第二壓電陶瓷環片;8—第三壓電陶瓷環片;9—第四壓電陶瓷環片；10---第二質量塊;11---第三質量塊;12---發射觸點；13---空腔。
【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0021]如圖1所述本實用新型公開了一種超聲波縱波和橫波測試擊發探頭，包括第一質量塊、激振部分、第二質量塊、第三質量塊、固定件、外絕緣層和引線;所述第一質量塊、所述激振部分、所述第二質量塊和所述第三質量塊自上而下順序連接并由所述固定件固定;所述引線從所述激振部分引出；所述外絕緣層設置于所述激振部分的外周且覆蓋面大于所述激振部分的外表面;所述第三質量塊的下端為頂點向下的圓錐體，所述圓錐體的頂點為發射觸點。在本實施例中所述圓錐體的錐角優選為45-60度。發射觸點為機械振動能量的傳遞點。所述激振部分主要由兩組四片壓電陶瓷環片組成，所述兩組四片壓電陶瓷環片分別是第一壓電陶瓷環片、第二壓電陶瓷環片、第三壓電陶瓷環片和第四壓電陶瓷環片;所述第一壓電陶瓷環片、所述第二壓電陶瓷環片、所述第三壓電陶瓷環片和所述第四壓電陶瓷環片自上而下依次疊加;每兩個壓電陶瓷環片之間設有電極片。設置于所述第一壓電陶瓷環片的正極和所述第二壓電陶瓷環片的正極之間的電極片為第一電極片，設置于所述第三壓電陶瓷環片的正極和所述第四壓電陶瓷環片的正極之間的電極片為第三電極片，設置于所述第二壓電陶瓷環片的負極和所述第三壓電陶瓷環片的負極之間的電極片為第二電極片;所述第一壓電陶瓷環片的負極與所述第一質量塊連接，所述第四壓電陶瓷環片的負極與所述第二質量塊連接;所述第二電極片