[发明专利]一种柔性梳状导波相控阵换能器

权利要求书

1.一种特别适用于曲面板或管类零件快速扫描检测和嵌入式原位检测的柔性梳状导波相控阵换能器，其特征在于：由多个柔性梳状阵列组成，每个柔性梳状阵列至少包括2个以上多个条形压电振子，一般为4到8个条形压电振子，多个条形压电振子沿宽度方向排列形成梳状阵列结构，各柔性梳状阵列沿压电振子长度方向排列形成二维阵列。

2.根据权利要求1所述的柔性梳状导波相控阵换能器，其特征在于：柔性压电陶瓷复合材料压电振子二维阵列，柔性吸声填充物、柔性背衬吸声层、柔性匹配层、柔性保护膜、柔性电路板和柔性外套构成所述柔性梳状导波相控阵换能器的柔性结构，使其可以与各种曲面良好耦合，实现曲面板或管类结构缺陷的检测。

3.根据权利要求1所述的柔性梳状导波相控阵换能器，其特征在于：柔性电路板中的布线将各柔性梳状阵列内的各条形压电振子的正极并联汇集形成各梳状阵列的正极、负极并联汇集形成各梳状阵列的负极，各梳状阵列正负极通过多芯同轴电缆引出。

4.根据权利要求1所述的柔性梳状导波相控阵换能器，其特征在于：根据相控声束偏转或聚焦原理，确定各个柔性梳状阵列之间的激励时间差，控制各柔性梳状阵列激励的导波声束合成后在被测试样表面形成偏转或聚焦。接收时，同样根据相控声束偏转或聚焦原理，采用该时间差对各个柔性梳状阵列接收到的导波回波信号进行合成，形成相控合成回波信号。

5.根据权利要求1所述的柔性梳状导波相控阵换能器，其特征在于：利用相控阵超声信号激励接收装置改变该时间差，在被测曲面板或管类零件完成二维电子扫描。无需机械扫查，即可利用本柔性梳状导波相控阵换能器实现曲面板或管类零件的二维扫查。

6.根据权利要求1所述的柔性梳状导波相控阵换能器，其特征在于：相控阵换能器梳状阵列的各条形柔性压电振子宽度d为被测试样相应导波模式相速度波长的二分之一，振子与振子之间的间隙s亦为被测试样相应导波模式相速度波长的二分之一，振子与振子之间的中心间距w为被测试样相应导波模式相速度波长，振子长度l为梳状阵列总长度D的0.618倍并取整，即:取整(梳状阵列总长度D×0.618)，一般振子长度l与宽度d之比不超过10:1，各梳状阵列之间间隙Δs相同，一般不超过被测试样相应导波模式相速度波长。

7.根据权利要求1所述的柔性梳状导波相控阵换能器，其特征在于：为保护柔性电路板焊盘与多芯同轴电缆焊接点的持久可靠连接，在柔性电路板与多芯同轴电缆连接处安装刚性电缆固定外壳。

8.根据权利要求1所述的柔性梳状导波相控阵换能器，其特征在于：为保证二维柔性阵列换能器主体与曲表面完全贴合，柔性保护套在柔性梳状换能器主体边缘与刚性电缆固定外壳间具有一定宽度的过渡，宽度一般为10～30mm。

9.根据权利要求1所述的导波柔性梳状换能器，其特征在于：该换能器耦合在被测曲面板一侧表面或管壁外表面可检测整个壁厚范围内的缺陷，且无需机械扫查，即可实现曲面板或管的二维扫查，可实现变曲面板或管的快速二维扫描检测。

10.根据权利要求1所述的柔性梳状导波相控阵换能器，其特征在于：换能器厚度小于6mm，可以深入狭小空间或贴装在密闭空间的零构件表面，实现嵌入式快速原位检测或在役检测。

11.根据权利要求1所述的导波柔性梳状换能器，其特征在于：可以通过选择激励适当的导波模式，减小包覆层及管内运载液体的影响，特别适合于具有防腐包覆层、埋地或运载有液体的管线的在线检测。