一种可提高超声波透射率的探头保护膜制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可提高超声波透射率的探头保护膜，属于超声无损检测领域，由声阻抗连续变化的声阻抗梯度材料制成，保护膜上表面的声阻抗等于探头晶片声阻抗Z1，保护膜下表面的声阻抗等于被检工件声阻抗Z2，保护膜声阻抗从探头晶片到被检工件方向以指数规律增加或减小。本实用新型专利技术的保护膜相对于传统的由均质材料制成的保护膜，提高了超声波透射率和探头的声能辐射效率，使进入被检工件的声能比例大幅提高，从而提高了检测灵敏度，有利于实现被检工件微小缺陷的有效检测。

A probe protective film for improving ultrasonic transmittance

The utility model discloses a probe protective film which can improve the ultrasonic transmission, belonging to the ultrasonic nondestructive testing field. It is made of the acoustic impedance gradient material with continuous change of acoustic impedance. The acoustic impedance of the upper surface of the protective film is equal to the acoustic impedance Z1 of the probe wafer, and the acoustic impedance of the lower surface of the protective film is equal to the acoustic impedance Z2 of the detected workpiece. The acoustic impedance of the membrane increases or decreases exponentially from the probe wafer to the workpiece direction. Compared with the traditional protective film made of homogeneous material, the protective film of the utility model improves the ultrasonic transmission rate and the sound energy radiation efficiency of the probe, greatly enhances the sound energy proportion entering the detected workpiece, thereby improving the detection sensitivity and facilitating the effective detection of small defects of the detected workpiece.

【技术实现步骤摘要】
一种可提高超声波透射率的探头保护膜
本技术属于超声无损检测领域，具体涉及一种可提高超声波透射率的探头保护膜。
技术介绍
超声波探头保护膜是超声波探头的主要组成部分，是保护探头晶片不致磨损或损坏、实现晶片与被检工件声阻抗匹配的关键。目前，常用的超声波探头保护膜由声阻抗基本一致的均质材料制成，制备工艺相对简单，但是由于超声波保护膜声匹配效果不好，导致声波透射率过低，使检测灵敏度降低。因此，设计一种可提高超声波透射率的探头保护膜对提高检测灵敏度具有实际意义。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可提高超声波透射率的探头保护膜，获得更好的声阻抗匹配效果，提高超声波探头的检测灵敏度，有利于实现被检工件微小缺陷的有效检测。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案来实现：一种可提高超声波透射率的探头保护膜，该保护膜的下表面与被检工件耦合，上表面与探头晶片耦合，且保护膜上表面的声阻抗等于探头晶片的声阻抗Z1，保护膜下表面的声阻抗等于被检工件声阻抗Z2，保护膜的声阻抗从探头晶片到被检工件方向以指数规律增加或减小。本技术进一步的改进在于，保护膜的上表面和下表面均为平面且相互平行。本技术进一步的改进在于，保护膜的声阻抗梯度方向垂直于保护膜上表面，从保护膜上表面指向保护膜下表面。本技术进一步的改进在于，垂直于保护膜声梯度方向的每一薄层的声阻抗和密度都是均匀的。本技术进一步的改进在于，保护膜的厚度等于保护膜上表面和保护膜下表面之间的距离。本技术进一步的改进在于，保护膜沿厚度方向任一薄层的声阻抗Zi满足n为耦合层的数目。本技术进一步的改进在于，保护膜采用声阻抗连续变化的声阻抗梯度材料制成。与现有技术相比，本技术具有如下的优点：本技术的保护膜相对于传统的由均质材料制成的保护膜，提高了超声波透射率和探头的声能辐射效率，使进入被检工件的声能比例大幅提高，从而提高了检测灵敏度，有利于实现被检工件微小缺陷的有效检测。附图说明图1为本技术一种可提高超声波透射率的探头保护膜的结构示意图。图2为本技术一种可提高超声波透射率的探头保护膜的沿保护膜厚度方向声阻抗变化示意图。图3为本技术一种可提高超声波透射率的探头保护膜的结构原理图。具体实施方式下面结合附图，对技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是技术的部分实施例，而不是全部的实施例。基于技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。参照图1、图2：本技术提供的一种可提高超声波透射率的探头保护膜，由声阻抗连续变化的声阻抗梯度材料制成，保护膜1上表面4的声阻抗等于探头晶片2的声阻抗Z1，保护膜1下表面5的声阻抗等于被检工件3的声阻抗Z2，保护膜1的声阻抗Zi从探头晶片2到被检工件3方向以指数规律增加或减小。保护膜1的上表面4与探头晶片2耦合，保护膜1下表面5与被检工件3耦合，保护膜1上表面4和下表面5均为平面且相互平行。保护膜1的声阻抗梯度方向垂直于保护膜1的上表面4，从保护膜1的上表面4指向保护膜1的下表面5。垂直于保护膜1的声梯度方向的每一薄层的声阻抗和密度都是均匀的。保护膜1的厚度等于保护膜1的上表面4和保护膜1的下表面5之间的距离。保护膜1中无影响声传播的缺陷，且沿厚度方向任一薄层的声阻抗Zi满足其中n为耦合层的数目。保护膜1可采用等离子喷涂法、气相沉积法、离心铸造法、激光熔覆法和共沉降法制备。参照图3，对本技术作进一步的说明：探头晶片2发出超声波，通过晶片/保护膜界面6进入保护膜1中，保护膜1上表面4的声阻抗与晶片2的声阻抗相等，因此超声波在晶片/保护膜界面6上的理论声波透射率t＝2Z保护膜上表面/(Z1+Z保护膜上表面)×100％，即为100％。超声波进入保护膜1以后，由于保护膜1的声阻抗Zi在声束传播方向是呈指数函数方式连续增加或减小的，将保护膜1切成厚度为2dx的薄层7，在厚度2dx小于超声波波长的四分之一，薄层7上下两面的声阻抗满足Zi＝(Zi-dx·Zi+dx)1/2时，超声波在薄层7中100％透射。以此类推，在不考虑保护膜1对超声波衰减作用的情况下，超声波在保护膜中会100％透射。如前所述，超声波在保护膜/工件界面8也会100％透射进入被检工件3。这样就提高了进入被检工件3的超声波能量，提高了检测灵敏度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可提高超声波透射率的探头保护膜，其特征在于，该保护膜(1)的下表面(5)与被检工件(3)耦合，上表面(4)与探头晶片(2)耦合，且保护膜(1)上表面(4)的声阻抗等于探头晶片(2)的声阻抗Z1，保护膜(1)下表面(5)的声阻抗等于被检工件(3)声阻抗Z2，保护膜(1)的声阻抗从探头晶片(2)到被检工件(3)方向以指数规律增加或减小。

【技术特征摘要】
1.一种可提高超声波透射率的探头保护膜，其特征在于，该保护膜(1)的下表面(5)与被检工件(3)耦合，上表面(4)与探头晶片(2)耦合，且保护膜(1)上表面(4)的声阻抗等于探头晶片(2)的声阻抗Z1，保护膜(1)下表面(5)的声阻抗等于被检工件(3)声阻抗Z2，保护膜(1)的声阻抗从探头晶片(2)到被检工件(3)方向以指数规律增加或减小。2.根据权利要求1所述的一种可提高超声波透射率的探头保护膜，其特征在于，保护膜(1)的上表面(4)和下表面(5)均为平面且相互平行。3.根据权利要求1所述的一种可提高超声波透射率的探头保护膜，其特征在于，保护膜(1)的声阻抗梯度方向垂直于保护膜(1)上表面(4)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炯，肖俊峰，高松，李永君，高斯峰，唐文书，南晴，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61