專利名稱：一種用于檢測(cè)復(fù)合材料r區(qū)的超聲探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，涉及一種用于檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)的超聲探頭。
背景技術(shù)：
隨著復(fù)合材料等在航空、航天、民航、交通、建筑、電力等工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，基于復(fù)合材料等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)制造的許多關(guān)鍵工程結(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)不斷在工程上得到裝機(jī)應(yīng)用，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或承載考慮，在這類結(jié)構(gòu)的過(guò)渡區(qū)或者連接部位會(huì)形成各種各樣的R區(qū)，這是無(wú)損檢測(cè)時(shí)的難接近區(qū)，這些R區(qū)在復(fù)合材料等結(jié)構(gòu)中起到非常重要的結(jié)構(gòu)連接和載荷分配與承力作用，工程上，要求必須對(duì)結(jié)構(gòu)R區(qū)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。目前國(guó)際上主要采用超聲方法解決復(fù)合材料等工程中R區(qū)的無(wú)損檢測(cè)問(wèn)題。為此，必須使入射聲波能夠有效地傳播到R區(qū)，同時(shí)又能使入射聲波在可能存在的缺陷周圍形成足夠的敏感反射和明確或者清晰的信號(hào)特征，保證超聲探頭在復(fù)合材料中沒(méi)有表面檢測(cè)盲區(qū)，而且掃查過(guò)程中，超聲探頭要與R區(qū)耦合良好。目前所采用的用于檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)的超聲探頭參見(jiàn)圖1，它由封蓋
1、插座2、外殼3、超聲換能傳感器4和延時(shí)塊9組成。外殼3的形狀為一個(gè)圓筒，在外殼3的上部有貫通外殼側(cè)壁的插座安裝孔，插座2固定在插座安裝孔內(nèi)；在外殼3的上端口封蓋著上蓋1，上蓋I通過(guò)膠接或者螺紋與外殼3連接；在外殼3內(nèi)安裝有圓柱形的超聲換能傳感器4，其外徑與外殼3的內(nèi)徑間隙配合，超聲換能傳感器4的引線與插座2的接線端子焊接；在外殼3的下部有帶有外螺紋的環(huán)形凸臺(tái)3a，延時(shí)塊9封蓋住外殼3的下端口，延時(shí)塊9與外殼3通過(guò)膠接或者螺紋連接。延時(shí)塊9與被檢測(cè)復(fù)合材料零件R區(qū)表面剛性接觸，由于復(fù)合材料及R區(qū)表面凹凸不平，這種剛性接觸，很難保證延時(shí)塊9表面與復(fù)合材料及R區(qū)表面形成良好穩(wěn)定的聲學(xué)耦合，因此，這種剛性耦合效果差。檢測(cè)人員手持超聲探頭檢測(cè)時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)超聲探頭的延時(shí)塊9表面與被檢測(cè)復(fù)合材料及R區(qū)表面的良好聲學(xué)耦合，從而難以保證超聲探頭在被檢測(cè)復(fù)合材料及R區(qū)內(nèi)形成穩(wěn)定的超聲檢測(cè)信號(hào)，嚴(yán)重影響檢測(cè)效果，容易導(dǎo)致漏檢和誤判。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)的超聲探頭，以便保證超聲探頭在掃查過(guò)程中與被檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)表面形成穩(wěn)定的聲波耦合，進(jìn)而保證形成穩(wěn)定的超聲檢測(cè)信號(hào)，提高檢測(cè)效果，避免漏檢和誤判。本發(fā)明的技術(shù)方案是用于檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)的超聲探頭，包括由封蓋I、插座2、外殼3和超聲換能傳感器4組成的探頭主體,外殼3的形狀為一個(gè)圓筒,在外殼3的上部有貫通外殼側(cè)壁的插座安裝孔，插座2固定在插座安裝孔內(nèi)；在外殼3的上端口封蓋著上蓋I，上蓋I通過(guò)膠接或者螺紋與外殼3連接；在外殼3內(nèi)安裝有圓柱形的超聲換能傳感器4，其外徑與外殼3的內(nèi)徑間隙配合，超聲換能傳感器4的引線與插座2的接線端子焊接；在外殼3的下部有帶有外螺紋的環(huán)形凸臺(tái)3a ;其特征在于
(I)在外殼3的下端面上有一個(gè)外徑小于外殼3外徑的、向下凸出外殼3下端面的環(huán)形螺套3b，環(huán)形螺套3b的內(nèi)徑與外殼3的內(nèi)徑相等，超聲換能傳感器4的下端面與環(huán)形螺套3b的下端口齊平；(2)有一個(gè)有密封圈5、水囊6和水囊套7組成的耦合體；水囊6是一個(gè)空心構(gòu)件，水囊6有上段的圓柱段和下段的圓錐段連接形成，在上段的圓柱段內(nèi)有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋擰在外殼3下端面的環(huán)形螺套3b上，密封圈5位于環(huán)形螺套3b的下端面與水囊6的圓柱段內(nèi)螺紋根部的臺(tái)階端面之間，水囊6圓錐段的錐尖部分為封閉球面，在水囊6的內(nèi)腔中充滿液體，水囊套7是一個(gè)圓 錐形的硅橡膠套，水囊套7的內(nèi)腔形狀與水囊6圓錐段的形狀相配合，水囊套7套在水囊6圓錐段的外面。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能保證超聲探頭在掃查過(guò)程中與被檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)表面形成穩(wěn)定的聲波耦合，進(jìn)而保證形成穩(wěn)定的超聲檢 測(cè)信號(hào)，提高了檢測(cè)效果，避免了漏檢和誤判。


圖I是目前一種用于檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)的超聲探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖2，用于檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)的超聲探頭，包括由封蓋I、插座2、外殼3和超聲換能傳感器4組成的探頭主體，外殼3的形狀為一個(gè)圓筒，在外殼3的上部有貫通外殼側(cè)壁的插座安裝孔，插座2固定在插座安裝孔內(nèi)；在外殼3的上端口封蓋著上蓋1，上蓋I通過(guò)膠接或者螺紋與外殼3連接；在外殼3內(nèi)安裝有圓柱形的超聲換能傳感器4，其外徑與外殼3的內(nèi)徑間隙配合，超聲換能傳感器4的引線與插座2的接線端子焊接；在外殼3的下部有帶有外螺紋的環(huán)形凸臺(tái)3a ;其特征在于(I)在外殼3的下端面上有一個(gè)外徑小于外殼3外徑的、向下凸出外殼3下端面的環(huán)形螺套3b，環(huán)形螺套3b的內(nèi)徑與外殼3的內(nèi)徑相等，超聲換能傳感器4的下端面與環(huán)形螺套3b的下端口齊平；(2)有一個(gè)有密封圈5、水囊6和水囊套7組成的耦合體；水囊6是一個(gè)空心構(gòu)件，水囊6有上段的圓柱段和下段的圓錐段連接形成，在上段的圓柱段內(nèi)有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋擰在外殼3下端面的環(huán)形螺套3b上，密封圈5位于環(huán)形螺套3b的下端面與水囊6的圓柱段內(nèi)螺紋根部的臺(tái)階端面之間，水囊6圓錐段的錐尖部分為封閉球面，在水囊6的內(nèi)腔中充滿液體，水囊套7是一個(gè)圓錐形的硅橡膠套，水囊套7的內(nèi)腔形狀與水囊6圓錐段的形狀相配合，水囊套7套在水囊6圓錐段的外面。所說(shuō)的水囊套7的厚度為O. Imm O. 5mm。為了防止水囊套脫落，在水囊6的圓柱段的圓柱面上有一個(gè)環(huán)形凹槽，水囊套7的上端口邊緣嵌入環(huán)形凹槽內(nèi)。所說(shuō)的水囊6內(nèi)腔中的液體為水或者油液。本發(fā)明的工作原理是通過(guò)密封圈5、水囊6和水囊套7形成耦合體，在水囊6內(nèi)部充滿液體，形成耦合液柱，在該耦合液柱的作用下，水囊套7的下端頭形成弧形的柔性耦合球頭，與被檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)接觸耦合。由于水囊套7具有彈性，當(dāng)被檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)表面凹凸不平時(shí)，使該柔性耦合球頭與被檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)表面始終保持柔性貼合，實(shí)現(xiàn)了超聲探頭在掃查過(guò)程中與被檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)表面形成穩(wěn)定的聲波耦合，進(jìn)而保證形成穩(wěn)定的超聲檢測(cè)信號(hào)，提高了檢測(cè)效果，避免了漏檢和誤判。實(shí)施例I，水囊6由有機(jī)玻璃制造，水囊套7的厚度為O. 2mm，水囊6內(nèi)腔中的液體 為水。實(shí)施例2，水囊6由鋁合金制造，水囊套7的厚度為O. 3mm，水囊6內(nèi)腔中的液體為水。實(shí)施例3，水囊6由聚苯乙烯塑料制造，水囊套7的厚度為O. 5_，水囊6內(nèi)腔中的液體為機(jī)油。將上述超聲探頭通過(guò)其外螺紋3a與檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)外凸和內(nèi)凹R區(qū)的超聲探頭夾具配套使用，對(duì)長(zhǎng)3000mm 5000mm、寬IOOOmm 3000mm不等的多個(gè)批次和規(guī)格的實(shí)際復(fù)合材料結(jié)構(gòu)R區(qū)進(jìn)行系列的實(shí)際工程應(yīng)用，取得了很好的實(shí)際檢測(cè)效果。
權(quán)利要求
1.用于檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)的超聲探頭，包括由封蓋[I]、插座[2]、外殼[3]和超聲換能傳感器[4]組成的探頭主體，外殼[3]的形狀為一個(gè)圓筒，在外殼[3]的上部有貫通外殼側(cè)壁的插座安裝孔，插座[2]固定在插座安裝孔內(nèi)；在外殼[3]的上端口封蓋著上蓋[1]，上蓋[I]通過(guò)膠接或者螺紋與外殼[3]連接；在外殼[3]內(nèi)安裝有圓柱形的超聲換能傳感器[4]，其外徑與外殼[3]的內(nèi)徑間隙配合，超聲換能傳感器[4]的引線與插座[2]的接線端子焊接；在外殼[3]的下部有帶有外螺紋的環(huán)形凸臺(tái)[3a];其特征在于(1)在外殼[3]的下端面上有一個(gè)外徑小于外殼[3]外徑的、向下凸出外殼[3]下端面的環(huán)形螺套[3b]，環(huán)形螺套[3b]的內(nèi)徑與外殼[3]的內(nèi)徑相等，超聲換能傳感器[4]的下端面與環(huán)形螺套[3b]的下端口齊平；(2)有一個(gè)有密封圈[5]、水囊[6]和水囊套[7]組成的耦合體；水囊[6]是一個(gè)空心構(gòu)件，水囊[6]有上段的圓柱段和下段的圓錐段連接形成，在上段的圓柱段內(nèi)有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋擰在外殼[3]下端面的環(huán)形螺套[3b]上，密封圈[5]位于環(huán)形螺套[3b]的下端面與水囊[6]的圓柱段內(nèi)螺紋根部的臺(tái)階端面之間，水囊[6]圓錐段的錐尖部分為封閉球面，在水囊[6]的內(nèi)腔中充滿液體，水囊套[7]是一個(gè)圓錐形的硅橡膠套，水囊套[7]的內(nèi)腔形狀與水囊[6]圓錐段的形狀相配合，水囊套[7]套在水囊[6]圓錐段的外面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)的超聲探頭，其特征在于，所說(shuō)的水囊套[7]的厚度為O. Imm O. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)的超聲探頭，其特征在于，在水囊[6]的圓柱段的圓柱面上有一個(gè)環(huán)形凹槽，水囊套[7]的上端口邊緣嵌入環(huán)形凹槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)的超聲探頭，其特征在于，所說(shuō)的水囊[6]內(nèi)腔中的液體為水或者油液[8]。
全文摘要
本發(fā)明屬于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，涉及一種用于檢測(cè)復(fù)合材料R區(qū)的超聲探頭。其特征在于，其特征在于在外殼[3]的下端面上有一個(gè)環(huán)形螺套[3b]，有一個(gè)有密封圈[5]、水囊[6]和水囊套[7]組成的耦合體，該耦合體通過(guò)水囊[6]上的內(nèi)螺紋與環(huán)形螺套[3b]連接。本發(fā)明保證了形成穩(wěn)定的超聲檢測(cè)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料R區(qū)無(wú)表面盲區(qū)的超聲檢測(cè)，提高了檢測(cè)效果和缺陷檢測(cè)能力，避免了漏檢和誤判。
文檔編號(hào)G01N29/24GK102621234SQ201210054308
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者劉松平, 劉菲菲, 孟秋杰, 曹正華, 李樂(lè)剛, 白金鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所