用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头，包括壳体，所述壳体的一端设有圆形检测区，所述圆形检测区内设有呈蜂窝状阵列设置的压电阵元，任意平行于所述圆形检测区的截面在所述压电阵元上截得的截面的外廓形状为正六边形。本实用新型专利技术用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头，通过在壳体内设置圆形检测区，并将正六边形的压电阵元呈蜂窝状布置在圆形检测区内，能够覆盖更大的检测区域，用于检测圆形工件时，可增大压电阵元的有效检测范围，无需移动或旋转即可解决现有方形面阵探头无法完全覆盖圆形工件端面的问题；且圆形检测区内的压电阵元的数量可以布置得更多，能量更大、分辨率更高，大大提升了检测信噪比和操作方便性。操作方便性。操作方便性。

【技术实现步骤摘要】
用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头


[0001]本技术超声无损检测
，具体的为一种用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头。

技术介绍

[0002]如图1所示，为现有的一种设计为阵元排布为N*N或N*M(N、M≥2)的方形面阵探头的结构示意图，当检测对象为圆柱体(如风电/水电高强度螺栓、高速列车制动盘散热筋等)，由于面阵探头晶片有效为方形，探头与工件覆盖不完全，造成前端有部分区域存在盲区，需要通过移动或旋转探头来实现完全覆盖，如图2所示。且在役检测工况下，螺栓等部件已固定于设备，探头只能从圆柱的一个端面进行检测，而检测部件长度较长或检测高衰减材料时，由于超声衰减特性，现有超声波面阵探头存能量小、信噪比不足等问题，给检测及检测人员带来较大不便。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本技术的目的在于提供一种用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头，在检测圆形工件时，可增大压电阵元的有效检测范围，解决现有方形面阵探头无法完全覆盖圆形工件端面的问题。
[0004]为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0005]一种用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头，包括壳体，所述壳体的一端设有圆形检测区，所述圆形检测区内设有呈蜂窝状阵列设置的压电阵元，任意平行于所述圆形检测区的截面在所述压电阵元上截得的截面的外廓形状为正六边形。
[0006]进一步，所述压电阵元包括压电晶片，所述压电晶片的外侧设有匹配层、内侧设有背衬块，所述压电晶片的内侧侧面上设有内电极、外侧侧面上设有外电极，所述内电极位于所述背衬块与所述压电晶片之间，所述外电极位于所述匹配层与所述压电晶片之间。
[0007]进一步，所述内电极上设有与其电连接的内电极引线，所述外电极上设有与其电连接的外电极引线。
[0008]进一步，所述压电阵元的数量n满足：4096≥n≥4。
[0009]进一步，所述压电晶片采用1-3型压电陶瓷复合材料制成。
[0010]进一步，所述内电极采用金、铬、镍、铜或银制成，所述外电极采用金、铬、镍、铜或银制成。
[0011]进一步，所述匹配层设为至少一层。
[0012]进一步，所述背衬块采用环氧树脂制成，所述环氧树脂内混合有金属氧化物粉末。
[0013]进一步，所述壳体的外廓线为与所述圆形检测区同轴的圆形。
[0014]本技术的有益效果在于：
[0015]本技术用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头，通过在壳体内设置圆形检测区，并将正六边形的压电阵元呈蜂窝状布置在圆形检测区内，相较于现有的方形面阵探头，
本技术的探头能够覆盖更大的检测区域，用于检测圆形工件时，可增大压电阵元的有效检测范围，无需移动或旋转即可解决现有方形面阵探头无法完全覆盖圆形工件端面的问题；且圆形检测区内的压电阵元的数量可以布置得更多，能量更大、分辨率更高，大大提升了检测信噪比和操作方便性，为工件三维检测成像提供有力支撑。
附图说明
[0016]为了使本技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本技术提供如下附图进行说明：
[0017]图1为现有的一种设计为阵元排布为N*N或N*M(N、M≥2)的方形面阵探头的结构示意图；
[0018]图2为利用现有的方形面阵探头检测圆形端面工件时的使用状态图；
[0019]图3为本技术用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头实施例的结构示意图；
[0020]图4为压电阵元的结构示意图；
[0021]图5采用本技术的蜂窝结构面阵探头检测圆形端面工件时的使用状态图；
[0022]图6-8为压电阵元分别为圆形、方形和正六边形时在同样大小的圆形空间内阵列时的结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。
[0024]如图3所示，为本技术用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头实施例的结构示意图。本实施例的用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头，包括壳体8，壳体8的一端设有圆形检测区，圆形检测区内设有呈蜂窝状阵列设置的压电阵元9，任意平行于圆形检测区的截面在压电阵元9上截得的截面的外廓形状为正六边形。具体的，本实施例的壳体8的外廓线为与圆形检测区同轴的圆形。
[0025]进一步，压电阵元9包括压电晶片3，压电晶片3的外侧设有匹配层1、内侧设有背衬块 7，压电晶片3的内侧侧面上设有内电极4、外侧侧面上设有外电极2，内电极4位于背衬块 7与压电晶片3之间，外电极2位于匹配层1与压电晶片3之间。本实施例的内电极4上设有与其电连接的内电极引线6，外电极2上设有与其电连接的外电极引线5。
[0026]进一步，压电阵元9的数量n满足：4096≥n≥4，压电阵元9的数量根据被测工件尺寸以及阻抗匹配原理来确定，以覆盖被测圆形工件的端面为准。
[0027]进一步，压电晶片3采用1-3型压电陶瓷复合材料制成，匹配层设为至少一层，背衬块7 采用环氧树脂制成，环氧树脂内混合有金属氧化物粉末。对压电陶瓷复合材料进行声学性能测试，根据压电陶瓷复合材料声学性能来确定所需的匹配层的层数及背衬块的声学特性要求。具体的，本实施例匹配层的特性阻抗1.5～10Mrayls，背衬块的特性阻抗3～15Mrayls。
[0028]具体的，内电极4采用金、铬、镍、铜或银制成，外电极2采用金、铬、镍、铜或银制成。本实施例的内电极4采用金制成，外电极2采用金制成，当然，根据需要，内电极4和外电极2还可以采用不同的金属材料制成，如内电极4采用银制成，外电极2采用铜制成等，不再累
述。
[0029]如图6-8所示，为压电阵元分别为圆形、方形和正六边形时在同样大小的圆形空间内阵列时的结构示意图。在同样大小的圆形空间内，压电阵元分别为圆形、方形和正六边形时的布置数量见表1。具体的，圆形压电阵元可以布置61个，方形压电阵元可以布置65个，正六边形的压电阵元可以布置85个。正六边形的压电阵元可以布置得更多，阵元数多带来的好处是：1、有效面积大幅度增加，解决圆形工件检测时的端面覆盖问题。2、发射能量大幅增加，提升了检测的深度及信噪比；对三维成像而言，阵元多的换能器具备更高精度的成像质量。
[0030]表1 压电阵元分别为圆形、方形和正六边形时的布置数量
[0031]阵元结构阵元数圆形61方形65正六边形85
[0032]本实施例用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头，通过在壳体内设置圆形检测区，并将正六边形的压电阵元呈蜂窝状布置在圆形检测区内，相较于现有的方形面阵探头，本实施例的探头能够覆盖更大的检测区域，用于检测圆形工件时，可增大压电阵元的有效检测范围，无需移动或旋转即可解决现有方形面阵探头无法完全覆盖圆形工件端面的问题；且圆形检测区内的压电阵元的数量可以布置得更多，能量更大、分辨率更高，大大提升了检测信噪比和操作方便性，为工件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头，其特征在于：包括壳体（8），所述壳体（8）的一端设有圆形检测区，所述圆形检测区内设有呈蜂窝状阵列设置的压电阵元（9），任意平行于所述圆形检测区的截面在所述压电阵元（9）上截得的截面的外廓形状为正六边形。2.根据权利要求1所述用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头，其特征在于：所述压电阵元（9）包括压电晶片（3），所述压电晶片（3）的外侧设有匹配层（1）、内侧设有背衬块（7），所述压电晶片（3）的内侧侧面上设有内电极（4）、外侧侧面上设有外电极（2），所述内电极（4）位于所述背衬块（7）与所述压电晶片（3）之间，所述外电极（2）位于所述匹配层（1）与所述压电晶片（3）之间。3.根据权利要求2所述用于检测圆形工件的蜂窝结构面阵探头，其特征在于：所述内电极（4）上设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡庆生，邓宇，韩松，
申请(专利权)人：广州多浦乐电子科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：