[实用新型]一种超声波检测传感器及具有其的超声波检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种超声波检测传感器及具有其的超声波检测系统。

背景技术

FGH95材料主要用于高压涡轮盘，FGH95材料具有晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、合金化程度高、屈服强度高、疲劳性能好等优点，但其自身的三大缺陷—夹杂物、热诱导孔洞和原始颗粒边界(PPB)对其性能具有严重的影响，甚至会直接导致涡轮盘断裂失效，进而造成灾难性的后果。为保证涡轮盘的内部质量主要采用传统水浸超声波检测。现有的技术缺点主要表现在以下几个方面：传统的超声波检测主要是利用超声波在材料中传播，一次完成检测面到底面距离间的缺陷。声波在材料中传播能量不集中，可能导致微小缺陷底波反射不高甚至无法发现微小缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超声波检测传感器及具有其的超声波检测系统，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。

为了克服现有超声波检传感器不利于微小夹杂物和PPB缺陷检测造成漏检的原因，本专利通过改变现有超声波检测传感器中的压电晶片形状。即将原有平面晶片改为球面晶片。使发射的声波在材料中汇聚，利用集中的能量发现细小的缺陷。本专利设计的理论依据为：

Ф＝λf/D

L＝F²/N

F＝R/(1-C_水/C_透镜)

Ф—焦点直径

L—焦柱长度

F—焦距

N—近场区长度。

在实际检测中，超声波检测传感器是整个检测系统中最重要的设备，本专利设计的传感器主要是利用带有曲率的压电晶片将传感器发射的发散超声波聚集成具有一定长度小焦点聚焦，利用有效的小的焦点直径和有效的焦柱长度。在检测过程中，利用发射集中的能量集中区域(焦柱长度L、焦点直径Ф内)超声波声场检测缺陷，集中的能量在缺陷表面获得更大的缺陷反射能量，在示波器上获得较高的缺陷反射波高，以便发现微小的缺陷。

本实用新型采用的技术方案是：提供一种超声波检测传感器，包含球面压电晶片，所述球面压电晶片的曲率半径为6～10mm，所述球面压电晶片的外凸面朝向传感器的超声波发射端，所述球面压电晶片的内凹面朝向被检测零件。

优选地，所述球面压电晶片的厚度为0.6～1mm。

优选地，所述球面压电晶片的材料为锆钛酸铅陶瓷。

优选地，所述球面压电晶片的曲率半径为8mm，厚度为0.8mm。

本实用新型还提供了一种超声波检测系统，所述超声波检测系统包含如上所述的超声波检测传感器。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的超声波检测传感器将传统的平面压电晶片换成球面压电晶片，利用球面压电晶片将发散声波汇聚成聚焦声束，使超声波能量集中，利用集中的能量发现细小的缺陷，可以避免由于微小缺陷形成的裂纹源，导致涡轮盘在试车过程中断裂，提高零件使用的可靠性。传感器发射的能量比较集中，检测缺陷灵敏度高。本实用新型的传感器的接口连接形式不变，可以与原有检测仪器相连接，无需更换检测设备。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的超声波检测传感器的原理示意图。

其中，1-球面压电晶片，2-焦柱。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。