一種平面接觸繩聲束窄脈衝探頭的製作方法
2023-12-10 00:09:51
專利名稱:一種平面接觸繩聲束窄脈衝探頭的製作方法
本發明屬於超聲無損檢測和醫學診斷用的一種新型探頭。
在工業無損檢測中，為了分辨橫向兩個相鄰的缺陷需要細的聲束，分辨縱向兩個相鄰的缺陷需要窄的脈衝。為了獲取細的聲束，現在實際使用的探頭都是採用加聲透鏡的聚焦方法，用這種方法只能在焦點附近有很短的一段較細的聲束，而且由於透鏡凹面的作用，也只能用於液浸而不能直接接觸固體工件。近年來，英國人J·P·Weight在專利UK Patent NO·8203463(1982)和蘇聯人A·X·BonulkuH1977年在
eΦekmcckonue(NO·2)以及
·A·KohyPutbeB在1978年
eΦekmockonue(NO·10)提出了一種非均勻激發方式的聚焦方法。這種方法雖然作到了平面接觸細聲束髮射，但不能同時作接收，因而尚無實用價值。為了獲取窄脈衝，多年來，人們一直在設法改善背襯材料與壓電片聲阻抗匹配，但由於壓電片材料通常比鎢紛加環氧樹脂背襯材料聲阻抗相差太遠，作到匹配還存在相當大的困難。
一般細聲束聚焦探頭的製造，採用聲透鏡聚焦方法，它只能獲取很短細聲束而不能直接接觸工件，採用圓環平面壓電片激發，雖然可以得到長的細聲束，但聚焦效果不好，而且只能用作發射，不能同時用作接收，缺乏實用性也得不到窄脈衝。
本發明的目的，是提出一種能作到平面接觸繩聲束聚焦、窄脈衝，可同時作發射接收，有實用化價值的新型探頭。
本發明提供了一種平面接觸繩聲束窄脈衝探頭，摒棄了等截面平面圓環壓電片，採用了饅頭形變截面園環壓電片(1)作發射，園環壓電片(1)是以Kt大，Kp也大的壓電陶瓷材料如PzT加工成外邊緣光滑而中心對稱，內邊緣呈鋸齒形面中心不對稱的部件。這樣在加電壓時，不但增加了輻射帶寬，而且減弱了內邊緣波和平面波，加強了外邊緣波的聚焦效果，從而獲取了更細的繩聲束和窄脈衝。在園環中央設置一個園形平面壓電片(2)作接收，園形壓電片(2)是以Kt大Kp小的壓電陶瓷材料如PT加工成外邊緣呈鋸齒的非中心對稱的部件，在變截面環壓電片(1)與園形壓電片(2)之間設置一個隔聲層(5)和一個金屬層(3)，以達到聲屏蔽和電屏蔽的效果。這樣的結構達到了實用化的程度，從而解決了已有技術中尚待解決的問題。本發明所提供的探頭，對提高檢測解析度，抑制材料結構的噪聲，提高檢測精度和準確性等方面都有十分重要的意義，尤其是對缺陷的定量檢測有著重要的實用價值。
附圖為本發明設計探頭剖面圖。
本發明所提供的一個具體實例由附圖給出。它的主要部件有饅頭形變截面園環形壓電片(1)，其兩個表面可以鍍有電極(7)(8)，電極(7)引出導線(13)接激勵源，電極(8)接金屬外殼(11)作發射地線。園形平面壓電片(2)的兩個表面鍍有電極(9)(10)，電極(9)引出導線(12)，電極(10)引出導線(14)作接收地線。用鎢紛加環氧樹脂澆注固化的背襯塊(6)，在園環形壓電片(1)和園形壓電片(2)底面粘有保護膜(4)，在園環壓電片(1)和園形壓電片(2)之間設置隔聲層(5)和金屬層(3)。隔聲層(5)可以用膠木，也可以用多孔塑料等，金屬層(3)可以用薄的鋁泊或銅泊，也可以用鍍在園環壓電片內壁與接地電極(8)相連的電極代替。保護膜可以用氧化鋁薄片，也可以用軟膠膜，或電極(8)(10)用鍍鎳鉻直接作保護膜。金屬層(3)也可以用園環壓電片(1)內壁鍍有與電極(8)相連的接地電極來代替。
權利要求
1.一種聚焦細聲束和窄脈衝的探頭，其特徵在於它由作發射用的饅頭形變截面園環壓電片(1)和作接收用的園形平面壓電片(2)所組成的探頭。
2.按照權利要求
1所說的探頭，其特徵在於所說的變截面園環壓電片(1)是用Kt大和Kp也大的壓電陶瓷材料如PzT加工成外邊緣光滑而中心對稱的園，內邊緣呈鋸齒形而中心不對稱的部件。
3.按照權利要求
1所說的探頭，其特徵在於所說的園形平面壓電片(2)是採用Kt大，Kp小的壓電陶瓷材料如PT製成其外邊緣呈鋸齒的非中心對稱的部件。
4.按照權利要求
1所說的探頭，其特徵在於在園環形壓電片(1)與園形壓電片(2)之間夾有隔聲層(5)和金屬層(3)。
5.按照權利要求
1所說的探頭，其特徵在於在其背向有一用鎢粉加環氧樹脂澆注固化的背襯塊(6)。
6.按照權利要求
1所說的探頭，其特徵在於在園環形壓電片(1)和園形平面壓電片(2)的底側粘有用氧化鋁作成的保護膜(4)，該保護膜(4)也可是軟膠膜或鍍鎳鉻。
專利摘要
一種平面接觸繩聲束，窄脈衝探頭的設計方法，採用饅頭形外圓環發射，內平面薄圓片接收的探頭結構，實現了平面接觸繩聲束聚焦窄脈衝的效果，並可達到實用化程度，對提高檢測解析度，抑制材料結構噪聲，提高檢測精度和準確性都有十分重要的意義，尤其對缺陷的定量檢測方面都有重要價值。
文檔編號G01N29/00GK85100708SQ85100708
公開日1986年8月27日 申請日期1985年4月1日
發明者李明軒 申請人:中國科學院聲學研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan