专利名称：探测管棒板材及轮箍的超声波无盲区探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声波无损探测金属材料及制品是否有气孔、夹灰、裂缝等缺陷所用设备的部件。
已有的超声波探伤用探头，一种是常规的直探头，这种探头对于探测材料的远场区的部分、效果很好，若探测材料近距离的情况则效果较差，一是直探头的盲区较大，因而不能发现材料近表面的缺陷，二是负载始波占宽较大，故很难识别近距离的缺陷。为探测材料近距离情况，往往采用双晶片探头，如
图1所示，这种探头具有两片相对设置、倾角相同的压电晶片，其中一片晶片(4a)用于发射超声波，另一晶片(5a)用于接收超声波，在每片晶片的下方都有一块延迟块(2a，3a)，两个延迟块之间用隔声层(6a)隔离。这种结构的探头，用于探测材料近距离的情况时，效果较好，一是由于探头的晶片与被测材料之间具有一定的折射角，故有横波生成，因而使盲区减小，二是发射晶片和接收晶片分别由两片晶片各自承担且延迟块之间有隔声层隔离，不仅不会引起阻塞现象，而且使负载始波占宽减小，因而这种探头用于探测材料近距离状况时效果较好，但是因为有隔离层的存在以及超声波入射角等因素的影响，始终不能解决消除上盲区(如图1的1a)存在的问题。
本实用新型的目的是，提供一种进行材料的近距离探伤时，基本无上盲区的探测管棒板材及轮箍的超声波探头。
实现本实用新型目的的技术方案是(参见图2)，本探头具有外壳(1)和接线座(8)，接线座(8)固定在外壳(1)上，其结构特点是，还具有两块形状相同的延迟块(2，3)，延迟块(2，3)的基本形状是棱柱体，以该棱柱体的一个侧面作为延迟块(2，3)的底面，延迟块(2，3)设在外壳(1)内且位于其下方，两块延迟块(2，3)的底面在同一平面上，本探头还具有并联的两块压电晶片(4，5)，在延迟块(2，3)的与底面相对的朝外的一面的外侧各设有一片压电晶片(4，5)，压电晶片(4，5)所在平面与各自延迟块(2，3)底面所夹锐角基本相等，误差不大于0.5度，且所夹锐角的范围是36°～48°，两片压电晶片(4，5)的同一极性的两个极性面由一路引线(6)连通，另一极性的两个极性面由另外的一路引线(7)连通，两路引线(6，7)中的一路与接线座(8)的芯线口相连，另一路与接线座(8)的座体相连通，在压电晶片(4，5)的上方及延迟块(2，3)的周围及上方设有使各部件连成一体的阻尼材料(9)。
考虑到使本探头使用时操作更加方便，在本探头的两块延迟块(2，3)之间或周围还设有磁性材料(10)。
考虑到使本探头可作为普通单晶片探头使用，在本探头的两路引线(6，7)的一路引线上设置一通断开关(11)，开关(11)固定在外壳(1)上。
上述延迟块(2，3)的基本形状为四棱柱体。
考虑到使本探头的两片压电晶片(4，5)与各自对应的延迟块(2，3)底面之间所形成的夹角的一致性程度较好，在两块延迟块(2，3)之间设有同种材料的将两块延迟块(2，3)固定连接起来的连接筋(12)。
本实用新型具有积极的效果(1)本实用新型在使用时可基本消除上盲区的存在，可使盲区不大于0.1mm，而一些发达国家，如德国产USK7D型、USF10型、11型超声波探伤仪与探头组合，其上盲区不小于7mm；即使是窄脉冲纵波直探头，如德国产5N14型探伤仪及探头，其上盲区也达2mm，且这种设备成本较高价格昂贵。而本探头可与国内外常规超声波探伤仪相配，且探头本身成本只比通常探头成本略高，因此具有十分广阔的应用前景。(2)本实用新型设置磁性材料后，基本不影响探头的功能，在用于钢铁材料的探伤时，十分方便，可广泛用于航空航天装置，设备的内部、下部及旁侧的现场探伤，还可用于水下设备的深水探伤，解决了国内外对材料的小于0.5mm近场区部分无法用接触法探伤的难题。因为已有超声波探伤仪进行近场区探测，一些小型设备的部件虽可在水中或油中进行近场区探伤，但对于大型设备装置，如对飞机、轮船、潜艇等的定期探伤以及不能拆卸或不能浸水浸油设备的探伤则根本无法进行，使用本实用新型的探头之后便可较方便对上述装备在现场进行近场区探伤，因而本实用新型具有较大价值的实际意义。(3)本实用新型还可作为普通单晶片探头使用，可用于探测材料稍远处的情况。本实用新型的两块延迟块之间用连接筋固定连接后，可使两晶片的倾角一致性程度较好，可得到更好的探测效果。
图1为已有的双晶片探头的结构示意图。
图2为本实用新型的结构示意图。
图3为本实用新型使用时的示意图。
以下结合附图、实施例和应用例对本实用新型作进一步描述。
实施例1参见图2，用合金铝制成下部直通的基本形状为矩形的壳体(1)，在壳体(1)的上部的一侧的圆孔上固定接线座(8)，在壳体(1)的顶部的圆孔上固定通断开关(11)。
用聚枫有机玻璃制成如图所示的形状为四棱柱体的延迟块(2，3)，使四棱柱体中长度最长的一个侧面作为延迟块(2，3)的底面，选用高钛酸铅压电陶瓷片PT6作为压电晶片(4，5)，用低声阻粘结剂将压电晶片(4，5)分别固定在对应的延迟块(2，3)的与底面相对的侧面上，并使压电晶片(4，5)的负极朝下，使压电晶片(4，5)所在平面与各自延迟块(2，3)底面所夹锐角均为45度，并用一路引线(6)的镀银铜导线使两片压电晶片(4，5)的负极相连通，用另外的一路引线(7)的镀银铜导线使两片压电晶片(4，5)的正极经过开关(11)相连通。
将固定有压电晶片(4，5)的延迟块(2，3)对称置于壳体(1)内且置于其下部，使两块延迟块(2，3)的底面在同一平面上，并使固定有压电晶片(4，5)的一面朝外，同时将由永磁材料制成的长方体磁块(10)置于两块延迟块(2，3)之间，其底面略高于延迟块(4，5)的底面，将与压电晶片(4，5)负极相连的一路引线(6)接至接线座(8)的座体，将与压电晶片(4，5)正极相连的一路引线(7)接至接线座(8)的芯线接口，其中与压电晶片(4)相连的导线经通断开关(11)与接线座(8)的芯线接口相连。
最后，在延迟块(2，3)的四周及上部用以环氧树脂为主要成分的阻尼材料(8)封装，使壳体(1)内的各部件固定连为一体。
实施例2参见图2，其余与实施例1相同，不同之处在于，用航空有机玻璃作为制作延迟块(2，3)的材料，在浇注延迟块(2，3)时，使两块延迟块(2，3)同时成型，且两块延迟块(2，3)之间具有与延迟块(2，3)连为一体的二条连接筋(12)。
应用例参见图3，取实施例1所得的本实用新型一只，接线座(8)上接高频电缆线，高频电缆线的另一端与超声波探伤仪脉冲信号输出端相连，按图3所示方法对棒形工件进行探伤，因为压电晶片(2，3)为并联连接，所以超声波探伤仪的脉冲信号同时对两片压电晶片(2，3)作用而使之产生振动，通过参数的选择，使两片压电晶片(2，3)发射出相同频率的超声波，当入射角在一定选择范围内时，两个压电晶片(4，5)同时双向发射、双向接收超声波，主声束进入工件后其主要成分是横波，并产生表面波、爬波等，这些超声波相互叠加形成类似驻波的效应，故不仅波束之间无阻塞现象，而且探测范围加大，使分辩率大大提高，基本消除了上盲区。图中虚线为探头发射的横波主声束。
权利要求1.一种探测管棒板材及轮箍的超声波无盲区探头，具有外壳(1)和接线座(8)，接线座(8)固定在外壳(1)上，其特征在于，还具有两块形状相同的延迟块(2，3)，延迟块(2，3)的基本形状是棱柱体，以该棱柱体的一个侧面作为延迟块(2，3)的底面，延迟块(2，3)设在外壳(1)内且位于其下方，两块延迟块的底面在同一平面上，本探头还具有并联的两块压电晶片(4，5)，在延迟块(2，3)的与底面相对的朝外的一面的外侧各设有一片压电晶片(4，5)，压电晶片(4，5)所在平面与各自延迟块(2，3)底面所夹锐角基本相等，误差不大于0.5度，且所夹锐角的范围是36°～48°，两片压电晶片(4，5)的同一极性的两个极性面由一路引线(6)连通，另一极性的两个极性面由另外的一路引线(7)连通，两路引线(6，7)中的一路与接线座(8)的芯线口相连，另一路与接线座(8)的座体相连通，在压电晶片(4，5)的上方及延迟块(2，3)的周围及上方设有使各部件连成一体的阻尼材料(9)。
2.根据权利要求1所述的探测管棒板材及轮箍的超声波无盲区探头，其特征在于，在两块延迟(2，3)之间或周围还设有磁性材料(10)。
3.根据权利要求1或2所述的探测管棒板材及轮箍的超声波无盲区探头，其特征在于，在两路引线(6，7)的一路引线上设置一通断开关(11)，开关(11)固定在外壳(1)上。
4.根据权利要求1或2所述的探测管棒板材及轮箍的超声波无盲区探头，其特征在于，延迟块(2，3)的基本形状为四棱柱体。
5.根据权利要求1或2所述的探测管棒板材及轮箍的超声波无盲区探头，其特征在于，两块延迟块(2，3)之间设有同种材料的将两块延迟块(2，3)固定连接起来的连接筋(12)。
专利摘要一种探测管棒板材及轮箍的超声波无盲区探头，本探头具有并联的两块压电晶片，各压电晶片的下方具有延迟块，压电晶片所在平面与延迟块底面之间所夹锐角相等。本探头使用时，所输出的两束超声波频率相等，双向发射、双向接收，故相互叠加得到加强，不仅两束波之间无阻塞现象，而且使探测范围加大，还使分辩率大大提高，基本上消除了上盲区。
文档编号G01N29/24GK2249900SQ9524065
公开日1997年3月19日 申请日期1995年10月11日 优先权日1995年10月11日
发明者缪洪生 申请人:缪洪生