一种奥氏体粗晶焊缝检测用1.8MHz双矩阵相控探头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种奥氏体粗晶焊缝检测用1.8MHz双矩阵相控探头，发射探头和接收探头均包含30个子阵元，子阵元是横向排列为3个，纵向排列为10个，形成30个子阵元的矩阵形式，所述的发射探头由发射探头压电晶片和发射探头匹配层环氧固化粘接在一起形成发射探头叠层结构，发射探头叠层结构切割成3*10的阵列，接收探头由接收探头压电晶片和接收探头匹配层环氧固化粘接在一起形成接收探头叠层结构，接收探头叠层结构切割成3*10的阵列，本实用新型专利技术可以在两个方向都实现超声的偏转和聚焦，就可以实现可变角和可变焦，采用1.8MHz是因为检测奥氏体粗晶材料，需要低频窄脉冲探头，才能增加穿透力，提高检测信噪比。

A 1.8mhz dual matrix phase control probe for austenite coarse grain weld detection

【技术实现步骤摘要】
一种奥氏体粗晶焊缝检测用1.8MHz双矩阵相控探头
：本技术涉及一种奥氏体粗晶焊缝检测用1.8MHz双矩阵相控探头，属于超声无损检测

技术介绍
：目前超声无损检测技术应用现状来看，依然存在很多全球性的技术难题迫切需要解决，比如被用于高压力、高负荷的石油化工加氢反应器、核容器、电站锅炉等重要特种设备的大厚度奥氏体不锈钢堆焊、异种金属焊接等焊缝，这类焊接材料在金属凝固期间生成了纤维状或树枝状的晶体，其晶粒的大小依赖于结晶的速度、杂质的分散状态和温度梯度的变化，另外结晶造成在特殊的方位上晶体的生长占优势，具有各向异性，其中的树枝状结晶往往和焊缝的侧面相垂直，其直径在0.1～0.5mm，长度可达10mm。粗晶结构对超声传播衰减很大，以及林状回波的出现大大的降低了检测灵敏度和信噪比，异种金属焊缝界面折射、各项异性树枝状晶体甚至使得超声传播的路径发生变化，严重影响缺陷的定位和定量检测。核电热安全端检测质量，影响核电站安全运行，这将会给国家带来灾难性的巨大损失，核安全端的在役检测至关重要，杜绝任何质量事故发生。目前核电安全端奥氏体粗晶焊缝检测是用常规的双晶纵波斜探头，他是由一发一收的两个压电晶片组成，再配合有后端背衬材料和前端匹配材料，发射超声波和接收超声波来定位定量缺陷。探头前端有两个楔形块，分别有屋顶角和折射角，实现超声声束的聚焦和折射。双晶纵波斜探头有一个固定的焦距，超声检测只能在焦距能量附近-6dB范围内检测灵敏度和信噪比足够，一般每个探头最多覆盖8-15mm的范围，所以要覆盖大厚壁奥氏体检测需要多个聚焦深度的探头，多次检测来实现。双晶纵波斜探头有一个固定的折射角，常见的折射角有45°、60°、70°，由于奥氏体裂纹缺陷取向比较复杂，超声垂直入射到缺陷上才能获取理想的信噪比，这就要求检测过程中需要使用一系列的折射角度来满足，所以增加了检测的次数，降低了检测效率。核电站每次检修期都只有短短几天，每停机多检修一天都会浪费巨大的发电量，要很快的完成在役检测任务，必须要提高检测效率。另一方面，核电奥氏体粗晶材料检测难度大，信噪比不足，使用常规探头缺陷判断容易受到原有的树状晶粒杂波干扰，信噪比不足。为了解决以上问题，本专利技术拟采用一种可变焦可变角核电安全端奥氏体粗晶焊缝检测用1.8MHz双矩阵相控探头，这种探头一方面可以改变焦距，也可以改变折射角，还能通过电子会聚使能量集中于缺陷处，增加检测信噪比。
技术实现思路
针对上述问题，本技术要解决的技术问题是提供一种可变焦可变角核电安全端奥氏体粗晶焊缝检测用1.8MHz双矩阵相控探头，通过用相控阵设备每一个发射通道时间延迟来来控制相控阵探头的声束偏转和聚焦，可以声束在阵元主动孔径方向偏转，由于我们设计了一种双矩阵，这样就可以在两个方向都实现超声的偏转和聚焦，就可以实现可变角和可变焦，采用1.8MHz是因为检测奥氏体粗晶材料，需要低频窄脉冲探头，才能增加穿透力，提高检测信噪比。本技术的一种奥氏体粗晶焊缝检测用1.8MHz双矩阵相控探头，其包括发射探头和接收探头，发射探头和接收探头用外壳封装在一起，发射探头和接收探头由隔声板隔开，发射探头和接收探头用胶水固定在一起，发射探头和接收探头设置在隔声板两侧，所述的发射探头和接收探头均包含30个子阵元，子阵元是横向排列为3个，纵向排列为10个，形成30个子阵元的矩阵形式，所述的发射探头由发射探头压电晶片和发射探头匹配层环氧固化粘接在一起形成发射探头叠层结构，发射探头叠层结构放入切割夹具中，用切割机切割成3*10的阵列，每一个子阵元上面引出发射探头信号线，所有子阵元共用发射探头公共地线，发射探头背衬材料倒在上述发射探头叠层结构上面固化成型，将发射探头叠层结构粘接到发射探头楔块上，发射探头楔块带有声陷阱，用于吸收多余的杂波，所述的接收探头由接收探头压电晶片和接收探头匹配层环氧固化粘接在一起形成接收探头叠层结构，接收探头叠层结构切割成3*10的阵列，每一个子阵元上面引出接收探头信号线，所有子阵元共用接收探头地线，接收探头背衬材料倒在上述接收探头叠层结构上固化成型，将接收探头叠层结构粘接到接收探头楔块上，用于吸收多余的杂波，接收探头楔块有一个倾斜角φ，用于改变声束传播的方向。进一步，所述的匹配层可采用聚合物和填料按照不同填充比来调配。进一步，所述的压电晶片为高性能压电陶瓷。进一步，所述的背衬块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。进一步，所述的接收探头楔块和发射探头楔块是有机玻璃和聚苯乙烯而成。进一步，所述的发射探头信号线和发射探头公共地线之间接入发射探头电学模块，在接收探头信号线和接收探头公共地线之间接入接收探头电学模块，两个探头之间有隔声板隔开，防止声串扰。最后将探头封入外壳中。本技术的有益效果为：本技术一种可变焦可变角核电安全端奥氏体粗晶焊缝检测用1.8MHz双矩阵相控探头，通过用相控阵设备每一个发射通道时间延迟来来控制相控阵探头的声束偏转和聚焦，可以声束在阵元主动孔径方向偏转，由于我们设计了一种双矩阵，这样就可以在两个方向都实现超声的偏转和聚焦，就可以实现可变角和可变焦，采用1.8MHz是因为检测奥氏体粗晶材料，需要低频窄脉冲探头，才能增加穿透力，提高检测信噪比。附图说明为了易于说明，本技术由下述的具体实施及附图作以详细描述。图1为本技术的结构立体图；图2为本技术的主视剖面图。图中：1-1发射探头匹配层；1-2发射探头压电晶片；1-3发射探头背衬材料；1-4隔声板；1-5接收探头匹配层；1-6接收探头压电晶片；1-7接受探头背衬材料；1-8接收探头楔块；1-9接收探头公共地线；1-10接收探头声陷阱；1-11接收探头信号线；1-12发射探头信号线；1-13发射探头公共地线；1-14发射探头声陷阱；1-15发射探头楔块；2-1接收探头叠层结构；2-2接收探头电学模块；2-3隔声板；2-4外壳；2-5发射探头电学模块；2-6发射探头叠层结构。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本技术的概念。一种奥氏体粗晶焊缝检测用1.8MHz双矩阵相控探头，其包括发射探头和接收探头，发射探头和接收探头用外壳封装在一起，发射探头和接收探头由隔声板1-4隔开，发射探头和接收探头用胶水固定在一起，发射探头和接收探头设置在隔声板1-4两侧，所述的发射探头和接收探头均包含30个子阵元，子阵元是横向排列为3个，纵向排列为10个，形成30个子阵元的矩阵形式，所述的发射探头由发射探头压电晶片1-2和发射探头匹配层1-1环氧固化粘接在一起形成发射探头叠层结构2-6，发射探头叠层结2-6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种奥氏体粗晶焊缝检测用1.8MHz双矩阵相控探头，其特征在于:其包括发射探头和接收探头，发射探头和接收探头用外壳封装在一起，发射探头和接收探头由隔声板隔开，发射探头和接收探头用胶水固定在一起，发射探头和接收探头设置在隔声板两侧，所述的发射探头和接收探头均包含30个子阵元，子阵元是横向排列为3个，纵向排列为10个，形成30个子阵元的矩阵形式，所述的发射探头由发射探头压电晶片和发射探头匹配层环氧固化粘接在一起形成发射探头叠层结构，发射探头叠层结构切割成3*10的阵列，每一个子阵元上面引出发射探头信号线，所有子阵元共用发射探头公共地线，发射探头背衬材料倒在上述发射探头叠层结构上面固化成型，将发射探头叠层结构粘接到发射探头楔块上，发射探头楔块带有声陷阱，用于吸收多余的杂波，所述的接收探头由接收探头压电晶片和接收探头匹配层环氧固化粘接在一起形成接收探头叠层结构，接收探头叠层结构切割成3*10的阵列，每一个子阵元上面引出接收探头信号线，所有子阵元共用接收探头地线，接收探头背衬材料倒在上述接收探头叠层结构上固化成型，将接收探头叠层结构粘接到接收探头楔块上，接收探头楔块带有接收探头声陷阱。/n

【技术特征摘要】
1.一种奥氏体粗晶焊缝检测用1.8MHz双矩阵相控探头，其特征在于:其包括发射探头和接收探头，发射探头和接收探头用外壳封装在一起，发射探头和接收探头由隔声板隔开，发射探头和接收探头用胶水固定在一起，发射探头和接收探头设置在隔声板两侧，所述的发射探头和接收探头均包含30个子阵元，子阵元是横向排列为3个，纵向排列为10个，形成30个子阵元的矩阵形式，所述的发射探头由发射探头压电晶片和发射探头匹配层环氧固化粘接在一起形成发射探头叠层结构，发射探头叠层结构切割成3*10的阵列，每一个子阵元上面引出发射探头信号线，所有子阵元共用发射探头公共地线，发射探头背衬材料倒在上述发射探头叠层结构上面固化成型，将发射探头叠层结构粘接到发射探头楔块上，发射探头楔块带有声陷阱，用于吸收多余的杂波，所述的接收探头由...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晨瑞，张耀耀，刘东旭，邓吉，刘占凯，滑劭宁，
申请(专利权)人：奥声上海电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31