自耦合型超声波探头的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种自耦合型超声波探头，它包括探头本体和耦合剂箱体，所述耦合剂箱体具有容纳耦合剂的内腔且开设有下端开口，探头本体可上下运动地设置在内腔中且探头本体的下部超出耦合剂箱体的下端开口；探头本体和下端开口之间设有耦合剂流出口，探头本体的外周侧壁设有阻挡部，阻挡部抵紧在内腔的下底面并覆盖耦合剂流出口；探头本体与内腔的上顶面之间还连接有压缩弹性件；耦合剂箱体上还设有与内腔相连通的耦合剂注入口。相较于现有技术，本发明通过设置耦合剂箱体自带耦合剂，在使用时将探头本体的下端面抵紧在工件表面，按压后探头本体向耦合剂箱体内缩回，耦合剂能够自动流出至工件表面上对工件和探头表面进行耦合，操作十分方便。
【专利说明】自耦合型超声波探头
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及超声波探头，尤其是一种自带耦合剂的自耦合型超声波探头。
【背景技术】
[0002]超声波是频率高于20000Hz的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。
[0003]超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，而且能透过不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。
[0004]超声波在探伤检验中的应用，主要是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
[0005]超声波的传播还受到传播介质的影响，对于气体而言，可参考液体的衰减，主要是介质吸收衰减，介质粘滞系数越大，超声波频率越大，衰减越严重；介质密度越大，介质中波速越大，介质温度越高，衰减就轻。由于气体组成成分除了影响气体密度外，气体中的一些粉尘和固体杂质会吸收和散射一部分超声波。所以在超声波探伤中我们要在被测工件表面涂一层耦合剂来挤压掉超声波探头与工件之间的空气。
[0006]请参阅图1，其绘示现有技术的一种超声波探头，它包括外壳1、设于外壳I上的接头11、设于外壳I内部的阻尼块12、设于阻尼块12下方的压电晶片13、设于外壳下端的保护膜14，压电晶片13上连接有导线15，导线15的上端从外壳I上的接头11中穿出。
[0007]采用这种超声波探头进行探伤检验时，要在保护膜14与工件之间涂一层耦合剂来挤压掉空气，避免超声波会在空气中直接衰减掉。现在用的耦合剂一般是机油、浆糊及其他专用耦合剂，每次在进行超声波检验时必须要准备一个小瓶或刷子先对工件表面进行刷涂再进行检验，这样操作起来很不方便。如果安排检验人员进行边刷涂边检验，那样对检验的工作效率和检验工作的连续性产生了极大的影响，而且存在漏检的可能。在一些不方便作业的区域，特别是高空攀爬作业，检验人员一只手要拿着超声波探伤仪，另一只手要拿着装耦合剂的桶和刷子，一方面要防止探伤仪碰撞，另一方面还要防止耦合剂从桶中漏出，所以一个人进行作业是很困难的，严重影响工作效率。如果安排两个人共同作业的话，一个人专门刷涂耦合剂，另一个人专门做探伤检验，则人力成本较高，而且哪些地方要复查要多刷耦合剂，只有检验人员才知道，刷涂耦合剂的人他是不了解的。有些工件表面粗糙度比较好可以少刷点，有些工件表面粗糙度比较大要多刷点也只有检验人员感觉才能知道，两个人共同作业需要沟通配合，工作效率较低。而且碰到空间狭小的部位，两个人也无法进入，所以刷涂耦合剂的工作一直是工业探伤工作中长期困扰人们的工作。
【发明内容】
[0008]为了克服现有技术的缺陷，本发明人经过潜心研究和长期的摸索，取得了重大突破，研发出了 一种自带耦合剂的自耦合型超声波探头。该种自耦合型超声波探头用于探伤检验时无需专人刷涂耦合剂，工作人员在检验的过程中超声波探头自己就能流出耦合剂，既节省了人力和物力，同时也为检验人员可以集中精力连续的对一个工件进行探伤检验提供了非常大的支持。
[0009]因此，本发明的目的是提供一种自带耦合剂的自耦合型超声波探头，该种超声波探头在对工件进行探伤检验时能够自动流出耦合剂，省去了单独刷涂耦合剂的作业流程，提高了超声波探伤检验的工作效率，降低了检验作业成本。
[0010]为达到上述目的，本发明提供一种自耦合型超声波探头，其特征在于:它包括探头本体和耦合剂箱体，所述耦合剂箱体具有容纳耦合剂的内腔且开设有下端开口，所述探头本体可上下运动地设置在所述内腔内且所述探头本体的下部超出所述耦合剂箱体的下端开口 ；所述探头本体和所述下端开口之间设有耦合剂流出口，所述探头本体的外周侧壁设有阻挡部，所述阻挡部抵紧在所述内腔的下底面并覆盖所述耦合剂流出口 ；所述探头本体与所述内腔的上顶面之间还连接有压缩弹性件；所述耦合剂箱体上还设有与所述内腔相连通的耦合剂注入口。
[0011]较佳地，所述探头本体上还固设有可沿所述内腔的侧壁上下滑动的隔板，所述隔板将所述内腔上下分隔成上耦合剂腔和下耦合剂腔，所述耦合剂注入口与所述上耦合剂腔相连通，所述隔板上设有连通所述上耦合剂腔和所述下耦合剂腔的孔。在具体实施例中，隔板上的孔的数量为一个或者多个。孔的数量为多个时，多个孔的孔径可以相同或者不同；多个孔沿均匀分布在所述隔板上，优选为沿同一圆周均匀间隔分布在所述隔板上。
[0012]较佳地，所述自耦合型超声波探头还包括导线接头，所述导线接头可上下活动地设置在所述耦合剂注入口内，所述导线接头与所述探头本体通过导线连接。
[0013]较佳地，所述探头本体的上端固定有中空的立柱，所述隔板固定在所述立柱的上端，所述探头本体的导线从所述立柱中穿过后再穿过所述隔板然后与所述导线接头连接。
[0014]其中，所述压缩弹性件优选为压缩弹簧。
[0015]在一具体实施例中，所述自耦合型超声波探头还包括盖体，所述盖体与所述耦合剂注入口为可拆卸活动连接。
[0016]进一步地，所述盖体上设有导线通孔，所述导线接头与所述导线通孔为可拆卸活动连接。
[0017]更进一步地，所述导线通孔沿上下方向贯穿所述盖体，所述导线接头螺纹连接在所述导线通孔内。
[0018]在另一具体实施例中，所述自耦合型超声波探头还包括耦合剂注入箱，所述耦合剂注入箱内具有容纳耦合剂的容腔，所述耦合剂注入箱上设有将所述容腔与所述耦合剂注入口相连通的连接口，所述连接口与所述耦合剂箱体的耦合剂注入口为可拆卸活动连接。
[0019]进一步地，所述耦合剂注入箱内设有与外部连通的导线通道，所述导线接头与所述导线通道为可拆卸活动连接。
[0020]更进一步地，所述导线通道从所述耦合剂注入箱的顶部向下延伸至所述连接口，所述导线通道和所述连接口之间设有间隙；所述导线接头螺纹连接在所述导线通道的下端部。[0021]相较于现有技术，本发明的自耦合型超声波探头通过设置耦合剂箱体自带耦合齐U，在使用时将探头本体的下端面抵紧在工件表面，按压后探头本体向耦合剂箱体内缩回，使探头本体的下端面与耦合剂箱体的下端面平齐，探头本体的阻挡部脱离内腔的下底面，耦合剂流出口打开，耦合剂自动流出至工件表面上对工件和探头表面进行耦合，操作十分方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为现有技术的超声波探头的结构示意图。
[0023]图2为本发明第一实施例的结构示意图。
[0024]图3为本发明第一实施例中隔板的结构示意图。
[0025]图4为本发明第二实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。
[0027]实施例一
请参阅图2，本实施例提供一种自耦合型超声波探头，它包括探头本体2、耦合剂箱体3和盖体4。
[0028]耦合剂箱体3具有容纳耦合剂的内腔31且开设有下端开口，探头本体2可上下运动地设置在内腔31内且探头本体2的下部超出耦合剂箱体3的下端开口。所述探头本体和所述下端开口之间设有耦合剂流出口 32，探头本体2的外周侧壁设有阻挡部21，阻挡部21抵紧在内腔31的下底面并覆盖耦合剂流出口 32。探头本体2与内腔31的上顶面之间还连接有压缩弹簧8。耦合剂箱体3上还设有与内腔32相连通的耦合剂注入口 33。
[0029]探头本体2上还固设有可沿所述内腔的侧壁上下滑动的隔板5，隔板5将所述内腔上下分隔成上耦合剂腔311和下耦合剂腔312，隔板5上设有连通上耦合剂腔311和下耦合剂腔312的孔51。请参阅图3，本实施例中，隔板上的孔的数量为4个，4个孔沿同一圆周均匀间隔分布在隔板上。
[0030]所述自耦合型超声波探头还包括导线接头6，导线接头6可上下活动地设置在耦合剂注入口 33内，导线接头6与所述探头本体2通过导线61连接。
[0031]盖体4与耦合剂注入口 33为螺纹连接。盖体4上设有导线通孔41，导线通孔41沿上下方向贯穿盖体4，导线接头6与导线通孔41为螺纹连接。导线接头6通过导线62与超声波探伤仪主机相连。
[0032]探头本体2的上端固定有中空的立柱7，隔板5固定在立柱7的上端，探头本体2的导线从立柱7中穿过后再穿过隔板5然后与导线接头6连接。
[0033]检验人员工作之前将耦合剂注满耦合剂箱体3的内腔3，然后拧紧盖体4，盖体4与耦合剂箱体3的结合处是用螺纹连接的，导线接头6和盖体4的导线通孔41也是螺纹连接的，这样就可以防止耦合剂外漏并很好的将导线从耦合剂箱3内引出来。
[0034]在初始状态下，探头本体2的下部超出耦合剂箱体3的下端开口，超出距离可根据需要设计，本实施例中超出距离在几毫米的范围内。当探头本体2的下端面与耦合剂箱体3的下端面平齐时，耦合剂流出口 32就会自动打开。检验员在正式工作时探头本体2的下端面是紧贴在工件表面的，检验员只要握住耦合剂箱体3往下一按，探头本体2的下端面与耦合剂箱体3的下端面保持平齐就可以正常工作了。正常工作时，耦合剂会从耦合剂流出口 32处源源不断的流出来对工件和探头本体2的表面进行耦合。
[0035]探头本体2和隔板5通过金属立柱7连接，请参阅图3，隔板5中设有由I个大孔52和4个小孔51，导线61从中间的大孔52穿过，而耦合剂则从周边的4个小孔51从上耦合剂腔311流到下耦合剂腔312中。当检验员在工作时，隔板5的作用是为了控制耦合剂流动速度。如果中间不设置隔板5，只要检验人员在检测时探头本体2 —直处于挤压缩回状态，耦合剂流出口 32就不停地流出耦合剂，流量较大。设置了隔板5后，上耦合剂腔311中的耦合剂通过小孔51才能流到下耦合剂腔312中。隔板上部是通过压缩弹簧8和耦合剂箱体3的内腔31上顶面连接。压缩弹簧8的作用有两个:第一，在检验人员在挤压探头本体2时，压缩弹簧8就处于压缩状态，当检验人员停止工作时压缩弹簧8可以直接推动隔板5，隔板5推动探头本体2复位，耦合剂流出口 32就可以自动关闭，耦合剂无法流出；第二，在检验人员挤压探头本体2时隔板5受到向上的力，上耦合剂腔311空间变小压强变大就迫使耦合剂从4个小孔51流到下耦合剂腔312中来，当检验人员松掉挤压探头本体2的动作时，隔板5会受到压缩弹簧8向下的弹力，弹力也会推动耦合剂加速向下流动，当检验员觉得工件表面的耦合剂量不够时可以多次挤压探头本体2上下运动，通过联动可以加速耦合剂的向下流动速度，增加耦合剂流出口 32中耦合剂的流出量。
[0036]本实施例中，在耦合剂箱体3的内腔中一次灌满耦合剂后，将盖体4拧紧就可使用，但是由于耦合剂箱体3的容量有限，需要添加耦合剂时要将盖体4拧下，而无法在使用过程中添加耦合剂。因此，本实施例的自耦合型超声波探头适合于耦合剂用量较少的超声波检验作业上，比如超声波测厚。
[0037]实施例二
请参阅图4，本实施例的自耦合型超声波探头，其与实施例一的区别在于:本实施例的自耦合型超声波探头将实施例一中的盖体4更换为耦合剂注入箱9 ;本实施的自耦合型超声波探头的耦合剂注入箱9内具有容纳耦合剂的容腔91，耦合剂注入箱9上设有将容腔91与耦合剂注入口 33相连通的连接口 92，连接口 92与耦合剂箱体9的耦合剂注入口 33为螺纹连接；耦合剂注入箱9内设有与外部连通的导线通道93，导线通道93从耦合剂注入箱9的顶部向下延伸至连接口 92，导线通道93和连接口 92之间设有间隙；导线接头6螺纹连接在导线通道93的下端部。
[0038]由于实施例一的自耦合型超声波探头的耦合剂箱体3的容量有限，当超声波检验需要较多用量的耦合剂时，频繁打开盖体4灌入耦合剂十分麻烦。因此，本实施例对实施例一进行了改进。拆掉盖体4后，在耦合剂箱体3上设置耦合剂注入箱9，通过耦合剂注入箱9的容腔91对整个设备的耦合剂容量进行扩展。在使用中，耦合剂不断地从耦合剂注入箱9中通过连接口 92及耦合剂注入口 33流入上耦合剂腔311中。相对于实施例一，本实施例的自耦合型超声波探头一次自带的耦合剂量大大增加，适合于耦合剂用量较大的超声波检验作业。
[0039]实施例三
本实施例的自稱合型超声波探头与实施例一的区别在于:在实施例一的基础上增加了实施例二中的耦合剂注入箱9，作业人员可以根据需要使用盖体4或者耦合剂注入箱9。[0040]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种自耦合型超声波探头，其特征在于:它包括探头本体和耦合剂箱体，所述耦合剂箱体具有容纳耦合剂的内腔且开设有下端开口，所述探头本体可上下运动地设置在所述内腔中且所述探头本体的下部超出所述耦合剂箱体的下端开口 ；所述探头本体和所述下端开口之间设有耦合剂流出口，所述探头本体的外周侧壁设有阻挡部，所述阻挡部抵紧在所述内腔的下底面并覆盖所述耦合剂流出口 ；所述探头本体与所述内腔的上顶面之间还连接有压缩弹性件；所述耦合剂箱体上还设有与所述内腔相连通的耦合剂注入口。
2.根据权利要求1所述的自耦合型超声波探头，其特征在于:所述探头本体上还固设有可沿所述内腔的侧壁上下滑动的隔板，所述隔板将所述内腔上下分隔成上耦合剂腔和下耦合剂腔，耦合剂注入口与所述上耦合剂腔相连通，所述隔板上设有连通所述上耦合剂腔和所述下耦合剂腔的孔。
3.根据权利要求2所述的自耦合型超声波探头，其特征在于:所述自耦合型探头本体还包括导线接头，所述导线接头可上下活动地设置在所述耦合剂注入口内，所述导线接头与所述探头本体通过导线连接。
4.根据权利要求2所述的自耦合型超声波探头，其特征在于:所述探头本体的上端固定有中空的立柱，所述隔板固定在所述立柱的上端，所述探头本体的导线从所述立柱中穿过后再穿过所述隔板然后与所述导线接头连接。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的自耦合型超声波探头，其特征在于:所述自耦合型超声波探头还包括盖体，所述盖体与所述耦合剂注入口为可拆卸活动连接。
6.根据权利要求5所述的自耦合型超声波探头，其特征在于:所述盖体上设有导线通孔，所述导线接头与所述导线通孔为可拆卸活动连接。
7.根据权利要求6所述的自耦合型超声波探头，其特征在于:所述导线通孔沿上下方向贯穿所述盖体，所述导线接头螺纹连接在所述导线通孔内。
8.根据权利要求1至4任意一项所述的自耦合型超声波探头，其特征在于:所述自耦合型超声波探头还包括耦合剂注入箱，所述耦合剂注入箱内具有容纳耦合剂的容腔，所述耦合剂注入箱上设有将所述容腔与所述耦合剂注入口相连通的连接口，所述连接口与所述耦合剂箱体的耦合剂注入口为可拆卸活动连接。
9.根据权利要求8所述的自耦合型超声波探头，其特征在于:所述耦合剂注入箱内设有与外部连通的导线通道，所述导线接头与所述导线通道为可拆卸活动连接。
10.根据权利要求9所述的自耦合型超声波探头，其特征在于:所述导线通道从所述耦合剂注入箱的顶部向下延伸至所述连接口，所述导线通道和所述连接口之间设有间隙；所述导线接头螺纹连接在所述导线通道的下端部。
【文档编号】G01N29/28GK103713053SQ201410008435
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】成鑫, 倪桂兵, 刘影恬, 严海, 乔宝虹 申请人:苏州热工研究院有限公司, 中国广核集团有限公司