材料內部應力超聲波檢測裝置的製作方法

2023-12-10 00:08:51 2

專利名稱：材料內部應力超聲波檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬超聲波探測技術領域，具體地說是一種利用超聲波來測量 材料內部應力的檢測裝置。
背景技術：
殘餘應力檢測國內外已開展多年，其測定方法主要可分為機械測定 法和物理測定法兩大類。機械測定法屬於破壞性的方法，目前較成熟的測 定法是鑽 L法(盲孔法)，其缺點是在進行殘餘應力測定時，會對被測構件 造成一定的損傷，故在實際應用中對某些關鍵部件常難以採用。其次，採 用該方法進行測定時，由於需要粘貼專用箔式應變計和利用鑽孔裝置(或 迴轉噴砂打孔裝置)對被測構件打孔，操作繁瑣而費時。物理測定法主要 有X射線衍射法，雖也屬於無損檢測方法，但是X射線對人體有害，且檢 測深度小，所以也不理想。超聲波在物體中傳播時總是攜帶著表徵其物理性能的各種信息，所以 利用超聲波的各種傳播特性，提取這些信息，就可以分析和評價被檢測對 象的性能。利用超聲波可以測量應力，其中對應力敏感度強的超聲波型主 要有縱波、橫波和表面波。其中縱波具有傳播速度快、衰減小、且對應力 最敏感的優點。臨界折射縱波是一種特殊的縱波，它沿物體表面傳播，同 時又具有縱波的特性，因此臨界折射縱波是測量材料應力最有效的波型之實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種專門用於材料表面應力測量的材料內 部應力超聲波檢測裝置。實現本實用新型目的的技術方案是:利用壓電效應原理製作超聲波發 射和接收臨界折射縱波探頭，它具體構成包括高頻插座、電極引線、鎢粉 環氧吸聲層、壓電陶瓷晶片、有機玻璃楔±央、非導磁外殼等，非導磁外殼 為一側開口的腔體，有機玻璃楔塊斜面向內嵌裝在外殼中，壓電陶瓷晶片、 鎢粉環氧吸聲層依次層疊設置於有機玻璃楔塊斜面之上，高頻插座連接在 非導磁外殼的外壁面，電極引線、穿過非導磁外殼兩端分別與壓電陶瓷晶 片、高頻插座連接，該發射超聲波探頭和接收超聲波探頭結構相同，只是 有機玻璃楔i央斜面方向相反，三個探頭並排布置在探頭固定架中，磁性吸 附固定件連接在探頭固定架四周，用於與被檢測件的相對位置固定，對於 平面的被測物，三個探頭在的檢測面是在同一平面上，對於被測物是圓弧 面的，為了滿足不同直徑圓柱體表面殘餘應力檢測的使用要求，解決在應 力檢測過程中由於直徑變化或探頭放置位置以及放置角度變化弓l起的探 頭與被測表面之間接觸位置的變化，以及如何解決測量過程中探頭發生滑 動或由於沒有可靠壓緊而引起測量誤差，將位於中間的接收探頭固定，左 右側的發射探頭和接收探頭是設置為可以相對中間的固定位置接收探頭 同步對稱移動和繞探頭各自的中心軸線旋轉的，這樣可以保證探頭的檢測 面與被測物的切線垂直和探頭的間距比例相同，還有為了使探頭與被測物 貼合度更好，還在探頭的非導磁外殼上設置了磁鐵。本實用新型的材料內部應力超聲波檢測裝置，利用壓電效應原理製作 超聲波鄉和接收臨界折射縱波探頭和"一發二收"三個探頭組合的結構， 避免了電氣延時引起的誤差，還有將左右二測的探頭設置成位置同步可調 式，使其在對沿圓柱體表面軸向或徑向方向的應力進行檢測時，避免或減 小了由於探頭擺放角度和擺放位置而弓l起的超聲波聲耦合層厚度發生變
化，具有測量檢測精度高、適應性強、使用方便的特點。


圖1是本實用新型的材料內部應力超聲波檢測裝置探頭結構示意圖圖2是本實用新型的材料內部應力超聲波檢測裝置主視圖 圖3是本實用新型的材料內部應力超聲波檢測裝置俯視圖具體實施方式
下面對照附圖，通過實施例對本實用新型作進一步的說明。下述實施例僅用於說明本實用新型的技術方案，但對本實用新型並沒有限制。下面結合實施例對本實用新型作進一步的說明，下述實施例僅用於說 明本實用新型的技術方案，但對本實用新型並沒有限制。 實施例參照圖1至圖3，本實用新型的材料內部應力超聲波檢測裝置是由超聲 波探頭A、探頭固定架B、磁性吸附固定件C所構成的，按"一發二收"即 三個探頭以"發、收、收" 一個發射超聲波探頭AaSl二個接收超聲波探頭 Ab、 Ac相串聯的布置方式，超聲波探頭A具體是由高頻插座A1、電極引線 A2、鎢粉環氧吸聲層A3、壓電陶瓷晶片A4、有機玻璃楔i央A5、非導磁外 6、永久磁feA7組成的，非導磁外^A6為一側開口的腔體，有機玻璃楔 塊A5斜面向內嵌裝在外^A6中，壓電陶瓷晶片A4、鎢粉環氧吸聲層A3依 次層疊設置於有機玻璃楔^A5斜面之上，高頻插座A1連接在非導磁外^A6 的外壁面，電極引線A2、穿過非導磁外^A6兩端分別與壓電陶瓷晶片A4、 高頻插座A1連接，該發射超聲波探頭和接收超聲波探頭結構相同方向相反， 它們並排布置在探頭固定架B中，磁性吸附固定件C連接在探頭固定架B四 周；"一發二收"三個超聲波探頭A的中間探頭Ab (第一個接收探頭)是 固定的，左右側的發射探頭Aa和接收探頭Ac是通過鉸接連板Bl、 B2與 探頭固定架B相鉸聯的，可以相對中間固定位置的接收探頭Ab同步對稱
移動的，發射探頭Aa和接收探頭Ac的水平軸線位置設有蝸輪D,鉸接連 杆Bl相應位置設有蝸杆E組成蝸輪副，用於調節^M探頭Aa和接收探頭 Ac的探測面角度，可以相對中間的固定位置接收探頭同步對稱移動和繞探 頭各自的中心軸線旋轉的。使用時，若是對平面的檢測物進行檢測，只要將本材料內部應力超聲 波撿觀嘰置直接放置於檢測位置上，此時探頭固定架B上的磁性吸附固定 件C就會與被測物相吸而固定在目標位置，因為是平面，三個探頭是並排 並處於同一水平面上的，也不用調節探頭的探測面角度，還有探頭上本身 帶有的永久性磁鐵也會與被測物相吸從而相對固定了。若是對圓弧面進行 檢測，將材料內部應力超聲波檢測裝置放置在檢測位置上，收攏鉸接連杆 Bl的夾角，由於四連杆機構的運動，使得在保持探頭左右兩側探頭與中間 固定探頭間距相同的情況下向下移動直至lj與被測物相貼合，然後再通過蝸 輪副的轉動調整左右兩側探頭的探狽!l面與被測物的切線垂直即可，然後接 通電源進行檢測。本實用新型的材料內部應力超聲波檢測裝置具有如下優點1. 應力測量的檢測精度高。由於發射和一個接收探頭是圍繞位於應力 檢測裝置中間的固定接收探頭同步對稱旋轉的，並且探頭與圓柱體的接觸 位置以及探頭與圓柱體之間的角度也可通過蝸杆手輪沿兩個活動探頭各自 的中心軸線旋轉，因此，對同一圓柱體面的軸向和圓周切向方向上不同點 進行應力檢測時， 一旦三個探頭的位置固定後，均可保證應力檢測裝置上 與滑動框架相接觸的滑動接觸面始終是平行的，使得探頭與圓柱體接觸處 油膜層厚度保持不變，探頭與圓柱體接觸位置穩定，從而減小了對不同點 進行檢觀附油膜層和探頭接觸位置變4樹檢觀lj結果的影響。2. 使用方便可靠。由於在金屬鋁合金外殼四側中間部分均安裝有永久磁鐵，因此用該超聲探頭測量圓柱體應力時，不論對圓柱體表面的軸向和 圓周切向方向進行應力檢測時，均只需將該超聲探頭裝置整體輕輕地放在 圓柱體的表面，就可緊緊地吸住，使用非常方便，同時也保證了測量結果 的可靠性。
權利要求1. 一種材料內部應力超聲波檢測裝置，其特徵在於它包括一個發射超聲波探頭和二個接收超聲波探頭、探頭固定架、磁性吸附固定件，所述的發射超聲波探頭和接收超聲波探頭是由高頻插座、電極引線、鎢粉環氧吸聲層、壓電陶瓷晶片、有機玻璃楔塊、非導磁外殼組成的，非導磁外殼為一側開口的腔體，有機玻璃楔塊斜面向內嵌裝在外殼中，壓電陶瓷晶片、鎢粉環氧吸聲層依次層疊設置於有機玻璃楔塊斜面之上，高頻插座連接在非導磁外殼的外壁面，電極引線、穿過非導磁外殼兩端分別與壓電陶瓷晶片、高頻插座連接，該發射超聲波探頭和接收超聲波探頭結構相同方向相反，它們並排布置在探頭固定架中，磁性吸附固定件連接在探頭固定架四周。
專利摘要本實用新型涉及一種材料內部應力的檢測裝置。它包括一個發射超聲波探頭和二個接收超聲波探頭、探頭固定架、磁性吸附固定件，發射超聲波探頭和接收超聲波探頭是由高頻插座、電極引線、鎢粉環氧吸聲層、壓電陶瓷晶片、有機玻璃楔塊、非導磁外殼組成，位於中間的接收探頭固定，左右側的探頭是可相對固定位置探頭同步對稱移動和繞探頭各自的中心軸線旋轉的。「一發二收」三個探頭組合的結構，避免了因電氣延時引起的誤差，左右二側的探頭同步可調，使其在對沿圓柱體表面軸向或徑向方向的應力進行檢測時，減小了因探頭擺放角度和位置而引起的超聲波耦合層厚度發生變化而引起的誤差，具有測量檢測精度高、適應性強、使用方便的特點。
文檔編號G01N29/04GK201210151SQ20082008825
公開日2009年3月18日 申請日期2008年6月12日 優先權日2008年6月12日
發明者虞付進 申請人:浙江師範大學