阵列式探头制造技术

一种最适用于对钢板或钢管进行超声波探伤试验用的自动探伤仪的线性驱动型阵列式探头。该阵列式探头具有换能器，其中，在陶瓷基底件的一个面上形成全表面电极，而在陶瓷基底件的反面上以这样的方式形成分裂电极，即每个外分裂电极的宽度都大于每个内分裂电极的宽度。另外，每个分裂电极的水平截面呈平行四边形。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对钢板和钢管进行超声波探伤用的阵列式探头。下面参照图3A，3B，3C及3D介绍传统的阵列式探头。图3A是传统阵列式探头的截面图。图3B是表示传统阵列式探头换能器分裂电极的平面图。图3C是传统阵列式探头所形成的波束图案的说明图。图3D是说明传统阵列式探头换能器工作状态的说明图。在图3A和3B中，标号1表示用作换能器基底的压电基底件(顺便指出，在这种情况下，采用陶瓷基底件作例子)。2表示陶瓷基底件1一侧所设的全表面电极；3a表示陶瓷基底件1另一侧外部或外围的分裂电极；3b表示陶瓷基底件1同一侧内部的分裂电极；4表示抑制换能器振动用的衬垫件；5是用来提高超声波利用效率的声学匹配层；6是外壳。外壳6呈矩形棱柱体。另外，衬垫件4、陶瓷基底件1、全表面电极2和声学匹配层5中的每一个的水平截面均呈矩形。另外，衬垫件4用含有钨和铁磁体等金属粉末的环氧树脂制成。此外，声学匹配层5由环氧树脂制成。顺便指出，参照字符w1表示每个分裂电极3a和3b的宽度。在图3C中，标号7表示当电压加在外分裂电极3a和全表面电极2之间时 形成的波束图案；8表示当电压加在内分裂电极3b和全表面电极2之间时形成的波束图案。y1是由分别对应于两个内分裂电极3a形成的波束图案8之间的中间部分(亦即，相交部分)引起的回声高度降低量(亦即，以反射的超声波振幅表示)；以及y2是由分别对应于外分裂电极3a和相邻的内分裂电极3b形成的波束图案7和8之间的中间部分(亦即，相交部分)引起的回声高度降低量。在图3D中，每个画阴影线的区域A是当电压加在内分裂电极3b和全表面电极2之间时被驱动的区域。另外，每个画有散点的区域B是当电压加在外分裂电极3a和全表面电极2之间时被驱动的区域。在传统的阵列式探头换能器中，如上所述，分裂电极3a和3b都在陶瓷基底件1的一侧形成，其中的每一个在这些电极的排列方向上，都具有相同的宽度w1。另外，抑制换能器自由振动用的衬垫件4设于分裂电极3a和3b中的每一个的表面上，这是超声波发射面的反面。另外，声学匹配层5设在电极的超声波发射面上。这样，换能器就装在外壳6内。在用这种方式构成的阵列式探头中，当通过时移使分裂电极3a和3b逐个地、彼此独立地工作、并借助于线性激励操作而进行超声波的发射和接收时，当在把电压加在内分裂电极3b和全表面电极2之间时作为声波发射面部分的区域A以这样的方式工作，即，在陶瓷基底件1位于宽度w1方向上分裂电极3bA的两侧边沿的部分和全表面电极2影向下，A区域的全表面电极一侧的部分的宽度大于分裂电极的宽度w1。这样，便形成波束图案8。与此成对照，当电压加在外分裂电极3a和全表面电极2之间时，区域B的条件与当电压加在内分裂电极3b和全表面电极2之间时区域A的条件不同，这是因为沿着每个外分裂电极3a的边沿之一没有陶瓷基底件1和全表面电极2的这一事实的缘故。就是说，形成的波束7比波束8窄。结果，相邻的波束图案7和8的中间部分(亦即相交部分)所引起的回声高度减少量y2的条件不同于相邻波束图案8之间的中间部分(亦即，相交的部分)所引起的回声高度减少量y1。如上所述，在传统阵列式探头的情况下，所有的分裂电极3a和3b都具有相同的宽度w1。这样，当电压加在作为阵列的内分裂电极的分裂电极3b和全表面电极2时，区域A受全表面电极2和陶瓷基底件1沿着电极3b两侧边沿的部分的影响。相反，当电压加在作为该阵列的外分裂电极的分裂电极3a和全表面电极2时，从电极2测出的波束图案7的部分，比波束图案8的部分窄，因为陶瓷基底件1和全表面电极2并不出现在电极3a侧边沿之一。因而，传统阵列式探头遇到了这样的问题，即波束宽度对于整个换能器宽度是不够的，因而相邻的波束图案7和8的中间部分(亦即相交部分)引起的回声高度减少量y2大于相邻的波束图案8的中间部分(亦即相交部分)引起的回声高度减少量y1，因而使探伤检测的复演性恶化。本专利技术的目标是解决这个问题。相应地，本专利技术的目的是提供一种高可靠性的阵列式探头，它能通过实现均匀的波束图案和改善波束图案来改进探伤检测的复演性。为了达到上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种阵列式探头(下文中有时称作本专利技术的第一阵列式探头)，它包括装在外壳内作为换能器基底的压电基底件、在压电基底件的整个第一表面上形成的全表面电极、在压电基底件的第二表面中心部分形成并具有第一电极宽度的第一分裂电极、在压电基底件的第二表面边沿部分形成并具有大于第一电极宽度的第二电极宽度的第二分裂电极。另外，在本专利技术第一阵列式探头的一个实施例(下文中有时称作本专利技术第二阵列式探头)的情况下，在压电换能器第二表面的两个边沿部分分别形成第二分裂电极。另外，在第一或第二阵列式探头的本专利技术的一个实施例的情况下，每一个第一和第二分裂电极的水平截面均呈矩形。另外，在本专利技术第一和第二阵列式探头的另一个实施例(下文中有时称作本专利技术第四阵列式探头)的情况下，每一个第一和第二分裂电极的水平截面呈平行四边形。另外，在本专利技术第四阵列式探头的一个实施例的情况下，平行四边形的每个锐内角的范围从45度到85度。参照附图，阅读下面对最佳实施例的描述，本专利技术的其他特点、目标和优点将会变得更加清楚。在下列附图中，相同的标号表示相同或相应的部分。其中附图说明图1A是体现本专利技术的阵列式探头，亦即本专利技术第一实施例的截面图；图1B是阵列式探头的分裂电极，亦即本专利技术第一实施例的平面图；图1C是表示本专利技术第一实施例所形成波束图案的说明图；图2A是体现本专利技术的另一个阵列式探头，亦即本专利技术第二实施例的截面图；图2B是阵列式探头的分裂电极，亦即本专利技术第二实施例的平面图；图2C是表示本专利技术第二实施例所形成波束图案的说明图；图3A是传统阵列式探头的截面图；图3B是传统阵列式探头的分裂电极的平面图；图3C是表示传统阵列式探头所形成波束图案的说明图；图3D是说明传统阵列式探头换能器工作条件的说明图。下面将参照附图，详细描述本专利技术的最佳实施例。实施例1参照附图1A，1B和1C介绍体现本专利技术的阵列式探头，亦即第一实施例(即”实施例1”)。图1A是体现本专利技术的一种阵列式探头，亦即本专利技术第一实施例的从平行于阵列式探头、亦即“实施例1”的中心部分的侧面的切割平面所取的截面图。图1B是阵列式探头的分裂电极，亦即本专利技术”实施例1”的截面图。图1C是表示本专利技术”实施例1”所形成波束图案的说明图。顺便指出，在这些图中的每一个，相同的标号表示相同的或相应的部件。在图1A和1B中，参照号1表示用作换能器基底的陶瓷基底件；2表示设于陶瓷基底件1一侧的全表面电极；9a表示设于陶瓷基底件1另一侧的外部的分裂电极；3b表示设于陶瓷基底件1同一侧的内部的分裂电极；4是衬垫件；5是声学匹配层；而6是外壳。外壳6的外形类似于矩形棱柱体。另外，衬垫件4、陶瓷基底件1、全表面电极2和声学匹配层5中的每一个的水平截面都呈矩形。另外，外壳6用不锈钢或铝等金属制成。另外，衬垫件4用含有少量钨和铁磁体等金属粉末的环氧树脂制成。此外，声学匹配层5由环氧树脂制成。顺便指出，参照字符w1表示每个分裂电极3b的宽度；w2表示每个分裂电极9a的宽度。在图1C中，标号10表示当电压加在外分裂电极9a和全表面电极2之间时，形成的波束图案。8表示当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列式探头，其特征在于它包括：装于外壳内，起换能器基底作用的压电基底件，在压电基底件整个第一表面上形成的全表面电极，在压电基底件第二表面上中心部分形成的第一分裂电极，具有第一电极宽度，以及在压电基底件第二表面上中心部分形 成的第二分裂电极，具有大于第一电极宽度的第二电极宽度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中洋次，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]