[实用新型]一种汽车轴承自动化无损检测用凹型128信号源的相控阵超声波探头

说明书

本实用新型公开了一种汽车轴承自动化无损检测用凹型128信号源的相控阵超声波探头，包括背衬材料、压电晶片及匹配层材料，所述的压电晶片上表面通过磁控溅射镀有上电极层2‑4，压电晶片下表面通过磁控溅射镀有下电极层，所述的压电晶片和匹配层材料用环氧粘接在一起，并真空箱中抽真空去除气泡，压电晶片和匹配层材料的组成叠层结构，所述的匹配层材料声阻抗为5兆瑞利，声速2800m/s，压电晶片和匹配层材料的组成叠层结构等间距切割成128个阵元，切割厚度只切穿压电晶片的上电极层，不切穿下电极层，所述的上电极层引出128个信号引线，引线接入同轴电缆，同轴电缆上固定有护线套。

技术领域

本实用新型涉及一种汽车轴承自动化无损检测用凹型128信号源的相控阵超声波探头，属于自动化超声无损检测技术领域。

背景技术

随着工业技术的发展的产业升级，汽车制造业对原材料的质量要求越来越高，无损检测作为质量管理体系的关键环节，越来越受到重视。汽车轴承用棒材作为拉拔线材，其内部缺陷对后续生产影响很大，通常要求全覆盖检测各种缺陷。提高生产效率是现代工业降低成本的重要手段，高速检测也就成为工业生产的迫切需求。常规的探伤检测技术和设备，在检测过程中需求将棒材不断的旋转（检测探头不旋转）或检测探头不断的旋转（棒材不转）。机械旋转一方面使检测状态不稳定，另一方面使机械系统复杂化。这些因素限制了检测精度和检测可靠性的提高，同时也限制了检测速度的提高。相控阵超声检测时通过电子扫描方式，改变声束的偏转和会聚。其检测快速、准确、可靠。将超声相控阵技术应用于棒材生产检测是十分有效的。

自动化超声波检测设备由仪器仪表、自动化控制系统、传动系统、机械装置、超声探头及耦合装置组成，其中超声波探头是自动化超声检测设备的核心零部件，通过发射和接收超声波来判断汽车轴承钢棒内部是否有裂纹等缺陷。超声波是机械波，传播需要介质，在空气中基本无法传播，所以超声探头和钢管需要水来耦合。传统的汽车轴承棒材检测是多个超声水浸单探头组合在一起，每个探头覆盖某一特定区域，通过旋转来实现棒材的检测。这样提高棒材运行速度的时候，机械的稳定性和声场覆盖都受到影响。本发明涉及一种汽车轴承自动化无损检测用凹型128信号源的相控阵超声波探头，这种探头可以通过相控阵脉冲信号发生器激励128个阵元，所有阵元通过时间延迟控制，就可以实现超声声束的偏转和会聚。使用这样的超声波棒材相控阵探头就可以提高棒材的检测速率，提高产能，节约生产成本。

发明内容

针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种汽车轴承自动化无损检测用凹型128信号源的相控阵超声波探头，通过相控阵设备时间延迟控制相位变化，可以改变超声波声束的方向，从而全面覆盖整个钢棒的扫查，提高钢棒运行速度，提高检测效率。

本实用新型的一种汽车轴承自动化无损检测用凹型128信号源的相控阵超声波探头，包括背衬材料、压电晶片及匹配层材料，所述的压电晶片上表面通过磁控溅射镀有上电极层2-4，压电晶片下表面通过磁控溅射镀有下电极层，所述的压电晶片和匹配层材料用环氧粘接在一起，并真空箱中抽真空去除气泡，压电晶片和匹配层材料的组成叠层结构，所述的匹配层材料声阻抗为5兆瑞利，声速2800m/s，压电晶片和匹配层材料的组成的叠层放入切割工装切割，切割刀片采用0.05mm，压电晶片和匹配层材料的组成叠层结构等间距切割成128个阵元，切割厚度只切穿压电晶片的上电极层，不切穿下电极层，叠层结构放在一个凸面的夹具中，弧度可以通过凸面夹具进行调整，并进行焊接，所述的下电极层引出公共地线，上电极层引出128个信号引线，灌入事先配好的背衬材料，在烘箱中45摄氏度固化成型，其固化后的声阻抗是8兆瑞利，最后将引线接入同轴电缆，并固定有护线套，探头封装在带有定位孔的探头外壳中，密封。

所述的匹配层材料可采用聚合物和填料按照不同填充比来调配。

所述的压电晶片为高性能压电陶瓷。

所述的背衬材料为含有气孔的高声阻抗高声衰减的复合材料，如在环氧树脂中填入高填充比的钨粉制备背衬，为提高声衰减系数，适当增加基料的柔性，即进行改性处理，通过加入聚硫橡胶的方法实现。