[发明专利]一种压紧力可调的集成压电晶片的移动式探头

说明书

本发明属于主动式压电元件检测领域，公开了一种压紧力可调的集成压电晶片的移动式探头，该移动式探头以弓形连接件为基本，通过两颗对称的连接螺栓连接真空吸附装置，并在弓形连接件顶部下端面连接压电促动器；压电促动器通过球头轴承连接件连接到夹具外壳，夹具外壳中放置压力传感器与压电晶片。通过真空吸附装置保证结构在可靠吸附于被测试件表面的同时，能够通过调节连接螺栓的位置，适应于不同厚度的压电晶片；能够对压电晶片与被测试件间的压紧力进行检测与调节；利用压电促动器对压电晶片与被测试件间施加压紧力，同时通过球头轴承连接件的微调作用，能保证压电晶片受力的均匀性及其与被测试件间耦合层厚度的均匀性。

技术领域

本发明属于主动式压电元件检测领域，具体的为一种压紧力可调的集成压电晶片的移动式探头。

背景技术

目前，主动式压电元件检测技术(如电阻抗法、超声法等)属于测量精度较高，在不破坏结构的完整性进行检测的一种比较好的检测方法。但是其中尤为重要的是压电元件在结构上的安装方式。目前通常采用的方式是将压电元件粘贴在结构表面。但这种方式存在以下问题：

1)安装过程中由于操作不当，压电元件可能会出现破损，导致性能缺陷；

2)粘贴操作需要经验丰富的操作者进行，且需要长时间保持压力以确保安装性能，等待时间长；

3)胶层性能受环境因素影响大(温度、湿度)，难以确保粘贴质量；

4)压电元件使用过程中存在脱落风险，极端情况下会导致设备故障；

在现有的与本结构专利相似的专利中，【201010244359.5】的压电晶片与被测结构间的压紧力通过弹簧实现，而本专利中的压紧力通过压电促动器加载实现，可在吸附状态下连续精确调整。且本专利采用了球头部件，可保证压电晶片受力方向与其轴线平行，保证压电晶片受力的均匀性及其与被测试件间耦合层厚度的均匀性。

发明内容

本发明的目的是解决现有的主动式压电元件检测方法中压电元件需要粘贴的问题，提供一种适用于基于主动式压电元件检测方法的移动式探头。满足通过真空吸附装置保证结构在可靠吸附于被测试件表面的同时，能够通过调节连接螺栓的位置，适应于不同厚度的压电晶片；能够对压电晶片与被测试件间的夹紧力进行检测与调节；利用压电促动器对压电晶片与被测试件间施加压紧力，同时通过球头轴承连接件的微调作用，能保证压电晶片受力的均匀性及其与被测试件间耦合层厚度的均匀性。

本发明的技术方案：

一种压紧力可调的集成压电晶片的移动式探头，包括弓形连接件1、压电促动器2、球头轴承连接件3、夹具外壳4、压力传感器5、连接螺栓6、压电晶片7和真空吸附装置8；弓形连接件1顶端带有螺栓孔处通过螺栓与压电促动器2连接，弓形连接件1远离顶端螺栓孔的一端设有两个螺栓孔，通过连接螺栓6与真空吸附装置8连接，连接螺栓6与弓形连接件1相对位置固定，通过调节连接螺栓6在真空吸附装置8的滑槽中的位置，来调节压电晶片7下表面与真空吸附装置8的吸附作用面的相对高度，以适应于不同厚度的压电晶片7；球头轴承连接件3上端通过螺纹与压电促动器2连接，下端通过螺栓与夹具外壳4连接；夹具外壳4中放置压力传感器5与压电晶片7，其中压电晶片7的上表面与压力传感器5的下表面接触。

本发明的实施步骤为：

1)依次将弓形连接件1、压电促动器2、球头轴承连接件3、夹具外壳4、压力传感器5和压电晶片7进行安装；

2)在压电晶片7底部涂抹耦合剂，然后使其与被测试件表面接触，并放置于被测试件上方；

3)将上述安装好的夹具通过连接螺栓6与真空吸附装置8连接，调节二者的相对位置及球头轴承连接件3摆角，确保压电晶片7与被测试件表面接触，且压电晶片7轴线与被测试件表面垂直，开启真空吸附装置8，将移动式探头吸附于被测试件表面；