[发明专利]一种自适应超声换能器模组

说明书

技术领域

本发明涉及一种无损检测领域，特别是一种自适应超声换能器模组。

背景技术

超声检测和控制技术是利用超声波对物体进行检测和测量，必要时可以进行自动控制的技术。在检验技术方面，最为典型的应用就是超声探伤，这也是目前国际上最为流行、重要的无损检测方法，目前广泛的应用于航空航天、大型船舶、钢铁冶金、铁路交通等领域。然而，要实现这一目的，其一关键因素就是超声换能器。

当把一定数量的砝码放在某些晶体上时，在这些晶体的表面会产生一定数量的电荷，并且所产生电荷的数量与砝码的重量成正比。这种现象被称为压电效应，而具有压电效应的材料则被称为压电材料。利用压电材料的这种特性，研发了超声换能器，并且随着科技技术及工艺技术的不断发展，超声换能器的性能不断优化，使其能够有效的实现无损检测的目的。但是目前由于收到超声换能器自身材料及钢体外壳的限制，使其自身无法完美适应复杂的被测结构，导致其检测能力下降。

超声换能器在进行无算检测和测量时，需要足量的耦合剂与被测物体接触，使其最大化发挥其性能。目前主要采用向超声换能器喷射耦合剂的方法，这种方法效率较低，效果也不是很好，使得检测效率变低，成本提高。

由于超声换能器自身问题，使得其存在浅表测试盲区，难以对薄层物体进行检测，甚至无法检测出浅表可视缺陷，导致检测失败。

随着高铁技术的不断发展及普及，列车速度不断提高，车轮在高速运行中受到的冲击载荷和疲劳载荷也越来越大，因此必须提供一种行之有效的方法及设备来确保第一时间检测出车轮的状态。目前使用较多的方法是压电超声和电磁无损检测这两种方法。压电超声检测技术可以很好的检测出试件内部损伤，但是对于浅表及表面的缺陷则有一定局限性；而电磁无损检测技术可以很好的检测出浅表及表面缺陷，但是对于试件内部损伤，则有些鞭长莫及。为了克服这一缺陷，我们将这两种技术融合在一起，可以对试件进行全面的检测。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种自适应超声换能器模组。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种自适应超声换能器模组，包括上部模块和连接在上部模块下方的下部模块，所述上部模块由柔性材料层和薄层金属材料层依次逐层叠加而成，上部模块内设有一个以上的超声波换能器，所述超声波换能器旁设有第一耦合通路；所述下部模块包括固体弹性支架和侧面板，所述固体弹性支架和侧面板内部填充有一组蜂窝状结构弹性材料，所述蜂窝状结构弹性材料充盈耦合液后形成与第一耦合通路连通的第二耦合通路。

所述柔性材料层具有一定的弹性。

本发明中，所述超声波换能器上设有换能器通孔，用于引出超声波换能器上的信号线。

本发明中，所述上部模块侧面设有上部通孔，用于引出超声波换能器模组的信号线。

本发明中，所述上部模块上设有一个以上的用于固定柔性材料层和薄层金属材料层的固定装置。

本发明中，所述超声波换能器设有便于固定的翼式结构。

本发明中，第一耦合通路和第二耦合通路组合形成内置耦合通路。

本发明中，所述上部模块的顶面两侧设有定位模块，便于对被检测物体进行定位和定向等多功能测试。

本发明中，所述上部模块顶面两侧设有电磁定位模块，用于检测超声换能器模组所不能检测到的盲区及被测物体表面缺陷。

本发明中，所述超声波换能器的顶面高度不高于上部模块的顶面高度，便于积存耦合剂，保证了超声换能器模组与被测物体之间良好的耦合。

本发明中，所述侧面板上设有用于填充耦合液的下部通孔。

有益效果：1、本发明采用多层柔性复合叠加组合支架，该支架采用具有一定柔性的柔性材料及薄层金属材料多层叠加形成，具有一定的形变能力，在检测具有曲面、圆弧面等结构时可以产生微量形变，对超声换能器的测试角度进行微调，获得最佳检测状态，能够更好的与检测物体表面接触，从而达到更高的检测效果。并且该多层柔性复合叠加组合支架可以在无需其他恢复装置的前提下，为超声换能器提供足够的恢复力，使其恢复到初始位置及状态。

2、本发明采用底部蜂窝结构支架，该蜂窝状结构可以作为耦合剂的储存池，为上部多层柔性复合叠加组合支架中的内置水路提供耦合剂。并且由于其蜂窝状结构，可以根据超声换能器所受应力变化在前后左右及上下六个方向自助进行相应调整，使得超声换能器阵列与被测物体表面完美接触，实现高效的检测，并且通过相应的调整也可以降低由被测物体带来的冲击力。