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制造技术

本发明专利技术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。的检测效率以及检测的可靠性。的检测效率以及检测的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及无损检测
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005](1)要解决的技术问题
[0006]本专利技术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。
[0007](2)技术方案
[0008]本专利技术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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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：
[0013][0014]其中，w为压电晶片的宽度，L为复合材料结构非开敞内腔的加强筋侧边长度，Δw为相邻两个压电晶片之间的间距。
[0015]进一步地，所述压电晶片的长度为8～20mm，所述压电晶片的宽度为0.8～3mm。
[0016]进一步地，所述压电晶片的上表面焊有电极连接线，所述连接线电性连接设置在所述外壳上的连接座。
[0017]进一步地，所述外壳包括上连接板、下连接板、前连接板以及后连接板，所述前连接板和后连接板相对设置，所述上连接板两端通过螺钉分别与所述前连接板和后连接板连接，所述下连接板两端通过螺钉分别与所述前连接板和后连接板连接，所述连接座设置在所述前连接板上，所述前连接板上还设置有螺纹孔，以用于与外部扫描机构连接。
[0018](3)有益效果
[0019]综上，本专利技术可以用于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，检测效率高，劳动强度小，有利于减少检测结果受检测者的技术状态和主观因素影响，不容易漏检，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。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是复合材料结构非开敞内腔的结构示意图。
[0022]图2是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的结构示意图。
[0023]图3是图2中的导向块立体结构示意图。
[0024]图4是图1中的外壳的爆炸示意图。
[0025]图中：10、复合材料结构非开敞内腔；10A、左侧面；10B、右侧面；10C、上侧面；10D、下侧面；1、超声阵列晶片；2、声学衬垫；3、导向块；4、弹簧；5、导向杆；6、外壳；7、透声柱；8、连接线；9、连接座；30、导向孔；31、导向头；60、上连接板；61、下连接板；62、前连接板；63、后
连接板；64、螺纹孔。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0028]请参考图2，本专利技术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7、超声阵列晶片1、外壳6以及弹性组件。
[0029]所述外壳6为两侧开口的空腔结构，两所述透声柱7分别活动设置在所述外壳6的两侧开口，所述透声柱7采用透声材料加工而成，所述超声阵列晶片1设置在所述透声柱7上，且靠近所述外壳6内的一侧设置，用于产生和接收超声波。所述透声柱7的一侧与所述超声阵列晶片1的一侧通过声学胶连在一起，所述透声柱7另一侧与被检测复合材料结构非开敞内腔10之间通过液体耦合剂进行声学接触，用于超声波传播。所述弹性组件设置在两所述透声柱7之间，以使所述透声柱7远离所述外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的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，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的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，其特征在于，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。4.根据权利要求2所述的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，其特征在于，所述超声阵列晶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘菲菲，刘松平，杨玉森，李治应，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：