[实用新型]接触式激光超声探头装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属和非金属材料超声无损检测系统技术领域，具体来讲就是一种接触式超声探头装置。

背景技术

目前超声波无损检测系统所使用的探头都是以利用压电效应原理制作的，即采用电磁激励石英晶片来产生超声波，返回的缺陷超声波信号通过压电晶片转换成电信号，再经过滤波、降噪、放大后传到软件系统进行数据分析。

目前采用压电效应原理制作的超声探头，一次只能产生纵波、横波和表面波其中的一种，如果需要同时产生纵波、横波和表面波，需要用三个不同的超声探头，增加了检测空间，容易产生检测盲区；并且实时性比较差，难以实现在线检测。由于压电超声探头一般频率为MHz，对于要求检测精度高的如航天航空及特殊行业的产品，要求超声探头达到GHz的检测频率，用压电超声探头难以实现。

实用新型内容

本实用新型为解决上述问题而提供一种接触式超声探头装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种接触式超声探头装置，它包括依次连接的激光发生器、光纤、光声转换器和宽带接收器，

所述激光发生器用于产生脉冲激光，脉冲激光经过光纤发射到光声转换器；

所述光声转换器用于将脉冲激光转化为超声波，并将超声波发射到被测产品上；

所述宽带接收器用于接收从被测产品内部反射回的超声波，并将其转化为电信号，并将电信号输出至外部的软件系统进行数据分析。

进一步的，所述光声转换器将脉冲激光转化为超声波，并通过光声转换器上的耦合剂将超声波传导至被测产品内部。

进一步的，所述耦合剂为水或甘油制成。

进一步的，所述脉冲激光射到光声转换器上发生无辐射跃迁产生超声波。

进一步的，所述激光发生器采用红宝石激光发生器。

本实用新型的有益效果是：空间分辨率高；采用激光激发超声波，能一次同时产生纵波、横波、头波和表面波，没有检测盲区；采用宽带接收器作非接触式对心接收返回的超声波信号，可同时接收到纵波和横波，根据测量的声速和被测材料的密度，可以计算出被测材料的弹性模量和泊松比，这是普通压电探头难以实现的功能。

附图说明

图1为本实用新型结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种接触式超声探头装置，它包括依次连接的激光发生器、光纤、光声转换器和宽带接收器，

所述激光发生器用于产生脉冲激光，脉冲激光经过光纤斜射到光声转换器；

所述光声转换器用于将脉冲激光转化为超声波，并通过光声转换器上的传导介质将超声波传导至被测产品内部；

所述宽带接收器用于接收从被测产品内部反射回的超声波，并将其转化为电信号，并将电信号输出至外部的软件系统进行数据分析。

红宝石激光发生器产生的脉冲激光经过光纤，斜射到光声转换器上，发生无辐射跃迁和化学作用产生超声波，即向被测产品发射超声波，超声波通过水或甘油耦合剂传导到被测产品内部，被测产品有超过空间分辨率的缺陷时，有部分超声波发生反射，被宽带接收器转换为电信号，经过滤波、降噪、放大后传到软件系统进行数据分析。 

脉冲激光斜射到光声转换器上，被照射处的电子吸收光子能量，跃迁至高能态；处于高能态的电子通过辐射跃迁即发光，无辐射跃迁即与光声转换器的晶格相碰撞把多余的能量交给晶格，引起照射处光声转换器温度升高，局部温度升高引起晶格动能的增加，如果该动能还在光声转换器的弹性限度之内，为热弹作用；如果晶格动能超过弹性限度，晶格内部电子发生断键，为熔融效应，晶格发生热弹作用或出现熔融效应时，会释放多余能量而返回基态；其中热弹作用或出现熔融效应皆可产生超声波，由于热弹作用激发超声波的效率比较低，因为本装置采用熔融效应激发超声波，为避免光声转换器表面受损，采用水或甘油作为耦合剂除提高超声波传输效率，另外还可以起到降温作用，避免光声转换器因温度过高表面受损。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。