[发明专利]用于复合材料结构非开敞内腔检测的柔性超声双阵列探头

说明书

本发明涉及无损检测技术领域，特别是涉及一种用于复合材料结构非开敞内腔检测的柔性超声双阵列探头。所述柔性超声双阵列探头的外壳为两侧开口的空腔结构，两透声柱分别活动设置在外壳的两侧开口，超声阵列晶片设置在透声柱上，且靠近所述外壳内的一侧设置，弹性组件设置在两透声柱之间，以使透声柱远离外壳向外保持张力。通过同时从复合材料非开敞内腔的两个对侧入射面进行扫查，不需要更换不同的扫描工具或探头，即可实现复合材料非开敞内腔的两个对侧部位的超声扫描检测，一次扫描可以同时完成复合材料结构非开敞内腔对侧的超声快速扫描检测，显著提高了复合材料结构非开敞内腔的检测效率以及检测的可靠性。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，特别是涉及一种用于复合材料结构非开敞内腔检测的柔性超声双阵列探头。

背景技术

复合材料结构非开敞内腔是一种非常重要的结构形式，对复合材料结构非开敞内腔的质量要求非常高。为了确保非开敞内腔的质量，需要对复合材料结构非开敞内腔进行100％无损检测。目前超声检测是复合材料结构非开敞内腔结构检测的主要方法，为了实现对复合材料结构非开敞内腔覆盖的检测，需要对其各个部位进行超声扫查检测。

请参考图1，复合材料结构非开敞内腔10是一种具有典型四周不开敞的空间，超声检测时，需要通过移动单晶超声探头对非开敞内腔每个侧面部位进行扫查，才能实现100％无损检测。目前的超声检测方法是：采用手动扫描方式，通过人工移动单晶超声探头，分别对复合材料结构非开敞内腔10的四个侧面依次进行扫查，从而实现对复合材料结构非开敞内腔10覆盖检测。但是检测效率低，劳动强度大，检测结果受检测者的技术状态和主观因素影响大，容易漏检；检测结果不能记录和可视化，进而影响检测结果的可靠性，超声检测自动化程度低。

作为一种改进，就是采用超声自动扫描检测。目前比较惯用的检测方法就是：通过专门的扫描机构的设计，使超声换能器依次从复合材料结构非开敞内腔10的四个侧面进行扫查。但是需要更换不同的扫描工具才能实现复合材料结构非开敞内腔10的左侧面10A、右侧面10B、上侧面10C以及下侧面10D的自动扫描，检测效率低；同时扫描过程中频繁更换不同的扫描工具，容易引入超声信号的不一致和干扰，进而影响检测结果的可靠性；复合材料结构非开敞内腔10几何空间非常受限，自动扫描工装难以进入到复合材料结构非开敞内腔10内部，进而难以实现复合材料结构非开敞内腔10可靠的检测。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种用于复合材料结构非开敞内腔检测的柔性超声双阵列探头，解决复合材料结构非开敞内腔检测效率低，复合材料结构非开敞内腔超声检测的可靠性和准确性差的技术问题。

(2)技术方案

本发明的实施例提出了一种用于复合材料结构非开敞内腔检测的柔性超声双阵列探头，包括：透声柱、超声阵列晶片、外壳以及弹性组件，所述外壳为两侧开口的空腔结构，两所述透声柱分别活动设置在所述外壳的两侧开口，所述超声阵列晶片设置在所述透声柱上，且靠近所述外壳内的一侧设置，所述弹性组件设置在两所述透声柱之间，以使所述透声柱远离所述外壳向外保持张力。

进一步地，所述弹性组件包括导向块、弹簧以及导向杆，两所述导向块分别与两所述透声柱上的超声阵列晶片连接，并分别活动设置在所述外壳内，所述导向块上设置有供所述弹簧安装的导向孔，所述弹簧设置在所述导向孔内，所述导向杆一端插入所述导向块的导向孔与所述弹簧抵接，另一端插入另一所述导向块的导向孔与另一所述弹簧抵接。

进一步地，所述导向块的上下两端分别设置有导向头，且所述导向头与所述外壳内设置的导向槽间隙配合，以使所述导向头在所述导向槽内往复滑动。

进一步地，所述超声阵列晶片与所述导向块之间设置有声学衬垫，所述声学衬垫的厚度为5～20mm。

进一步地，所述超声阵列晶片包括n个压电晶片，n的计算公式为：