[发明专利]用于钢管外壁探伤的接触式单晶直探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于钢管外壁探伤的接触式单晶直探头。

背景技术

对于建筑材料及金属管道来说，长时间的在特殊环境或条件下使用后容易出现材料内部的损伤。目前对于材料内部损伤检测时通过超声波来实现的，较常见的是由超声波探头和显示设备组成，二者之间通过同轴电缆传递信号。其中超声波探头的结构是：主要由外壳、楔块和压电晶片组成，楔块安装在外壳的下端部，该楔块上端凸起的一侧斜面表面固装压电晶片，在压电晶片上套装有阻尼块，压电晶片通过电缆与同轴电缆连接，在外壳内剩余的空间内填充吸声材料，上述楔块为有机玻璃材料制成，在实际使用时，楔块的下端面为平板式，对具有较大表面积且较平坦的部件进行内部探伤时非常方便，但对于表面积较小、外缘曲率较高的管道来说，上述带有平板式楔块结构的超声波探头就非常不方便了，而且由于二者接触不是很紧密，检测的结果容易出现误差。现有技术中有楔块底部为圆拱形的超声探头，但是将楔块底部改为圆拱形后会出现超声波束呈聚集状态，如图1所示，这不利于钢管损伤的探测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中超声波探头难以探测钢管损伤的不足，提供一种用于钢管外壁探伤的接触式单晶直探头。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于钢管外壁探伤的接触式单晶直探头，包括外壳、同轴电缆、楔块、阻尼块、压电晶片和声阻抗匹配层；所述的同轴电缆镶嵌在外壳上，所述的楔块安装在外壳的下端部，所述的楔块为两层贴合结构，由上至下依次为第一导声层、第二导声层，所述的第二导声层上表面和下表面均为圆拱形，所述的第一导声层上表面为平面、其下表面形状与第二导声层上表面圆拱形相匹配；所述第一导声层上由下至上依次贴合有声阻抗匹配层、压电晶片和阻尼块，同轴电缆的芯线和地线分别通过导线与压电晶片上边面和下表面上的导电镀层相连接。

本申请中将楔块设置为两层贴合结构，利用材料声速的不同，这样探头能够有效的对声波进行折射，从而改变圆拱形楔块底部发出的超声波的方向及范围，改变原本聚集状态的波束甚至改变为平行状态。

进一步地，所述的外壳内填充有吸声材料，吸声材料能够吸收背部反射回来的超声，防止对检测造成干扰，提高了探头分辨率。

进一步地，所述的探头还具有匹配电感，所述的匹配电感与压电晶片并联，以调整超声波的波形，提高灵敏度带宽。

作为优选，所述的第一导声层为有机玻璃和第二导声层为聚砜，聚砜与有机玻璃的声速不同能够有效的对声波进行折射。

作为优选，所述的第二导声层底部圆拱形的曲率半径为72mm，根据实际使用需要，来确定曲率半径，使探头适用于不同管径的钢管。

本发明的有益效果是，本发明的利用材料声速的不同，这样探头能够有效的对声波进行折射，从而改变圆拱形楔块底部发出的超声波的方向及范围，改变原本聚集状态的波束甚至改变为平行状态，从而提高探头的分辨率及检测效果。

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为现有技术中楔块底部为圆拱形的超声探头；

图2是实施例1超声探头结构示意图；

图3为实施例2超声探头结构示意图；

图4为实施例3超声波探头结构示意图；

图中：1.外壳，2.同轴电缆，3.第一导声层，4.第二导声层，5.阻尼块，6.压电晶片，7.声阻抗匹配层，8.导线，9.吸声材料，10.匹配电感。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图2所示，一种用于钢管外壁探伤的接触式单晶直探头，包括外壳1、同轴电缆2、楔块、阻尼块3、压电晶片4和声阻抗匹配层7；所述的同轴电缆2镶嵌在外壳1上，所述的楔块安装在外壳1的下端部，所述的楔块为两层贴合结构，由上至下依次为第一导声层3、第二导声层4，所述的第二导声层4上表面和下表面均为圆拱形，所述的第一导声层3上表面为平面、其下表面形状与第二导声层4上表面圆拱形相匹配；所述第一导声层3上由下至上依次贴合有声阻抗匹配层7、压电晶片6和阻尼块5，同轴电缆2的芯线和地线分别通过导线8与压电晶片6上边面和下表面上的导电镀层相连接。

所述的第一导声层3为有机玻璃，第二导声层4为聚砜，聚砜与有机玻璃的声速不同，能够有效的对声波进行折射。根据实际使用需要，来确定曲率半径，使探头适用于不同管径的钢管，所述的第二导声层4底部圆拱形的曲率半径为72mm。