[发明专利]一种超声波探头扩散角自动测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波探头性能测试装置，特别是一种超声波探头扩散角自动测定装置。

背景技术

常规超声波直探头与斜探头的扩散角测试方法为，首先，在半圆柱体超声校准试块的水平扫查面上人工移动超声波探头，同时观察回波大小，当回波最大时，保持探头不动，此时探头所处位置为半圆柱体超声校准试块的半圆弧面的中心位置；然后，在半圆柱体超声校准试块的半圆弧面上人工移动超声波接收探头，超声波主波束向两侧扩散，以接收到最大波峰为起点向两侧移动超声波接收探头，把相对灵敏度下降3dB作为临界角，寻找到半圆弧面上的主波束扩散角边端后，通过半圆弧面上的角度刻度估计得出扩散角的大小。此方法检测效率较低，一方面人工移动超声波探头寻找最大回波波峰位置速度较慢，且固定超声波探头时存在一定误差，另一方面人工移动超声波接收探头效率较低，而且人工判断存在误差。

发明内容

本发明的目的在于，为了提高超声波探头扩散角的测定效率，研制了一种超声波探头扩散角自动测定装置，采用机械传动装置控制移动超声波探头，同时采用超声波阵列弧形探头接收超声回波，快速检测出超声波主波束扩散角两个边端之间的距离，精确计算出扩散角大小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超声波探头扩散角自动测定装置，包括超声波阵列弧形探头、探头夹持架、滑轨、机械传动装置、半圆柱体超声校准试块。所述探头夹持架固定在滑轨上；所述滑轨固定在机械传动装置上，滑轨平行于半圆柱体超声校准试块上的水平扫查面；所述机械传动装置与探头夹持架机械连接，机械传动装置控制探头夹持架的移动。所述超声波阵列弧形探头由多个压电陶瓷晶片组成，多个压电陶瓷晶片紧密排列分布在超声波阵列弧形探头的内圆弧形探测面上；超声波阵列弧形探头的内圆弧形探测面的半径、宽度与半圆柱体超声校准试块中的半圆弧面的半径、宽度相同，超声波阵列弧形探头的内圆弧形探测面的弧长与压电陶瓷晶片的数量根据超声检测精度要求确定，当内圆弧探测面的弧长越大、压电陶瓷晶片的数量越多时，检测精度越高。所述探头夹持架采用固体非金属材料，例如硬橡胶或硬塑料，探头夹持架中有夹持间距调节器。所述滑轨采用耐磨材料，例如铬轴承钢。

测定过程中，超声波探头耦合在半圆柱体超声校准试块的水平扫查面上，探头夹持架夹住超声波探头，超声波探头连接到多通道超声检测仪的单通道探头接口上；机械传动装置连接到多通道超声检测仪的I/O接口；超声波阵列弧形探头连接到多通道超声检测仪的多通道探头接口。开启多通道超声检测仪，超声检测仪激励超声波探头，同时向机械传动装置发送启动信号，机械传动装置控制探头夹持架在滑轨上移动，超声波探头沿着半圆柱体超声校准试块的水平扫查面移动，当超声波探头接收到最大回波时刻，多通道超声检测仪向机械传动装置发送信号，机械传动装置精确控制超声波探头移动至接收到最大回波时的位置处，而后停止移动。根据已知的被测超声波探头的入射角，将超声波阵列弧形探头耦合到半圆柱体超声校准试块半圆弧面上的相应角度位置处，此时，超声波探头发射的超声波主波束将由超声波阵列弧形探头接收，超声波阵列弧形探头中的每个压电陶瓷晶片接收的信号传输至多通道超声检测仪中，并在与之对应的各个检测通道信号显示框中显示输出。此时，超声波阵列弧形探头中的一个压电陶瓷晶片将接收到最大超声波信号，在它的两边，将各有一个压电陶瓷晶片接收到低于最大超声波信号3dB的超声波信号，根据这两个压电陶瓷晶片的已知的几何尺寸关系即可精确计算出扩散角大小。

本发明的有益效果是，一种超声波探头扩散角自动测定装置，通过机械传动装置快速精确移动超声波探头，利用超声波阵列弧形探头接收超声波，快速确定扩散角的两个边端，根据超声波阵列弧形探头中压电陶瓷晶片的尺寸几何关系计算出扩散角大小，大大降低检测误差，提高了工作效率，适用于各种超声波直探头与斜探头的扩散角测定工作。

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例的测定装置平面示意图。

图2是本发明实施例的测定装置三维示意图。

图3是本发明实施例的测定装置中的超声波阵列弧形探头示意图。

图4是本发明实施例的超声波直探头测定过程示意图。

图5是本发明实施例的超声波斜探头测定过程示意图。