一种超声波探头论文和设计-曾舟

全文摘要

一种超声波探头，包括探头壳体、软弹性顶盖、软弹性保护膜、探头连接头、阻尼块、压电晶片、电缆线和耦合剂，探头壳体为顶部和底部开口的通孔结构，通孔结构的侧壁上部开有贯通孔；软弹性顶盖固定密封探伤壳体顶部开口；软弹性保护膜固定密封探头壳体底部开口；探头连接头固定密封通孔结构侧壁上部贯通孔；使探头壳体、软弹性顶盖、软弹性保护膜和探头连接头一起构成一个密封的空腔；阻尼块通过固定架固定在空腔内的中部位置，将空腔分成上、下侧空腔部分，上侧的空腔部分和下侧的空腔部分相互连通；压电晶片固定连接在阻尼块的底面上；电缆线置于所述空腔内，一端端部与探头连接头固连，另一端端部与压电晶片固连；耦合剂填充到密封的空腔内。

主设计要求

1.一种超声波探头，其特征在于：所述超声波探头包括探头壳体、软弹性顶盖、软弹性保护膜、探头连接头、耦合剂、阻尼块、压电晶片和电缆线，所述探头壳体为顶部和底部开口的通孔结构，该通孔结构的侧壁上部开设有贯通孔；所述软弹性顶盖固定、密封所述探头壳体顶部的开口；所述软弹性保护膜固定、密封所述探头壳体底部的开口；所述探头连接头固定、密封所述通孔结构侧壁上部的贯通孔；使所述探头壳体、所述软弹性顶盖、所述软弹性保护膜和所述探头连接头一起构成一个密封的空腔；所述耦合剂填充到密封的所述空腔内；所述阻尼块通过固定架固定在所述空腔内的中部位置，将所述空腔分成上侧空腔部分和下侧空腔部分，且上侧的空腔部分和下侧的空腔部分的耦合剂通过所述阻尼块外周的侧壁面与所述空腔内的内壁面之间的间隙相互流通；所述压电晶片固定连接在所述阻尼块的底面上；所述电缆线置于所述空腔内，一端端部与所述探头连接头固定连接，另一端端部与所述压电晶片固定连接；当所述软弹性保护膜的底面接触到被探伤工件的探伤面发生变形时，所述软弹性保护膜挤压所述耦合剂，使软弹性顶盖能够随着所述耦合剂在所述空腔内的流动而发生相应的变形，以使所述软弹性保护膜的底面与被探伤工件的探伤面充分接触。

设计方案

2.根据权利要求1所述超声波探头，其特征在于：所述软弹性保护膜为“凵”型结构。

3.根据权利要求1所述超声波探头，其特征在于：所述探头连接头主要由接头外套、绝缘套和导电接触座组成，所述接头外套外周壁面粘结连接在所述通孔结构侧壁上部的贯通孔上，所述绝缘套的外周壁面与所述接头外套的内周壁面粘结连接，所述导电接触座的外周壁面与所述绝缘套的内周壁面粘结连接；所述电缆线的一端端部与所述探头连接头的导电接触座固定连接，另一端端部与所述压电晶片固定连接。

4.一种超声波探头，其特征在于：所述超声波探头包括探头壳体、探头连接头、软弹性顶盖、软弹性保护膜、阻尼块、压电晶片、电缆线和耦合剂，所述探头壳体为顶部和底部开口的通孔结构；所述探头连接头通过所述软弹性顶盖固定、密封所述探头壳体的顶部开口；所述软弹性保护膜固定、密封所述探头壳体底部的开口；使所述探头壳体、所述探头连接头、所述软弹性顶盖和所述软弹性保护膜一起构成一个密封的空腔；所述耦合剂填充到密封的所述空腔内；所述阻尼块通过固定架固定在所述空腔内的中部位置，将所述空腔分成上侧空腔部分和下侧空腔部分，且上侧的空腔部分和下侧的空腔部分的耦合剂通过所述阻尼块外周的侧壁面与所述空腔内的内壁面之间的间隙相互流通；所述压电晶片固定连接在所述阻尼块的底面上；所述电缆线置于所述空腔内，一端端部与所述探头连接头固定连接，另一端端部与所述压电晶片固定连接；当所述软弹性保护膜的底面接触到被探伤工件的探伤面发生变形时，所述软弹性保护膜挤压所述耦合剂，使软弹性顶盖能够随着所述耦合剂在所述空腔内的流动而发生相应的变形，以使所述软弹性保护膜的底面与被探伤工件的探伤面充分接触。

5.根据权利要求4所述超声波探头，其特征在于：所述软弹性保护膜为“凵”型结构。

6.根据权利要求4所述超声波探头，其特征在于：所述探头连接头主要由接头外套、绝缘套和导电接触座组成，所述软弹性顶盖的外周边缘与所述探头壳体顶部开口的口沿粘接连接，该软弹性顶盖上表面开设有连通所述空腔的贯通孔，该贯通孔的内周壁面与所述接头外套的外周壁面粘接连接，所述绝缘套的外周壁面与所述接头外套的内周壁面粘结连接，所述导电接触座的外周壁面与所述绝缘套的内周壁面粘结连接，并且，该导电接触座延伸至所述空腔内、与所述阻尼块固定连接；所述电缆线的一端端部与所述探头连接头的导电接触座固定连接，另一端端部与所述压电晶片固定连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及超声波探伤技术领域，具体是一种超声波探头。

背景技术

超声波探伤是利用超声波对构件内部缺陷进行检查的一种常用无损探伤方法，能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷（裂纹、夹杂、折叠、气孔、砂眼等）的检测、定位、评估和诊断，应用领域十分广泛。其中，压电超声波探头是最为常用的一类。

常规压电超声波探头通常使用硬保护膜或软保护膜，当使用软保护膜（如聚胺酯软性塑料保护膜等）时，虽能用于检测光洁度不高的工件，但由于常规探头中，软保护膜紧贴压电晶片，软保护膜只具有很小的退让性，致使软保护膜不能够与被探伤工件的探伤曲面良好贴合，故难以达到较好地检测效果。

此外，常规超声波探头对于具有其它复杂表面的工件而言，亦因其不能使探头表面良好接触被探伤工件的探伤表面而难以在被探伤工件与压电晶片之间建立有效的耦合，故也不能对这类工件进行有效探伤检测。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种经济适用、能够在被探伤工件的曲面上进行探伤检测的超声波探头。

本实用新型采用的技术方案是，

方案一，一种超声波探头，所述超声波探头包括探头壳体、软弹性顶盖、软弹性保护膜、探头连接头、阻尼块、压电晶片、电缆线和耦合剂，所述探头壳体为顶部和底部开口的通孔结构，该通孔结构的侧壁上部开设有贯通孔；所述软弹性顶盖固定、密封所述探伤壳体顶部的开口；所述软弹性保护膜固定、密封所述探头壳体底部的开口；所述探头连接头固定、密封所述通孔结构侧壁上部的贯通孔；使所述探头壳体、所述软弹性顶盖、所述软弹性保护膜和所述探头连接头一起构成一个密封的空腔；所述耦合剂填充到密封的所述空腔内；所述阻尼块通过固定架固定在所述空腔内的中部位置，将所述空腔分成上侧空腔部分和下侧空腔部分，且上侧的空腔部分和下侧的空腔部分的耦合剂通过所述阻尼块外周的侧壁面与所述空腔内的内壁面之间的间隙相互流通；所述压电晶片固定连接在所述阻尼块的底面上；所述电缆线置于所述空腔内，一端端部与所述探头连接头固定连接，另一端端部与所述压电晶片固定连接；当所述软弹性保护膜的底面接触到被探伤工件的探伤面发生变形时，所述软弹性保护膜挤压所述耦合剂，使软弹性顶盖能够随着所述耦合剂在所述空腔内的流动而发生相应的变形，以使所述软弹性保护膜的底面与被探伤工件的探伤面充分接触。

所述软弹性保护膜为“凵”型结构。

所述探头连接头主要由接头外套、绝缘套和导电接触座组成，所述接头外套外周壁面粘结连接在所述通孔结构侧壁上部的贯通孔上，所述绝缘套的外周壁面与所述接头外套的内周壁面粘结连接，所述导电接触座的外周壁面与所述绝缘套的内周壁面粘结连接；所述电缆线的一端端部与所述探头连接头的导电接触座固定连接，另一端端部与所述压电晶片固定连接。

方案二，一种超声波探头，所述超声波探头包括探头壳体、探头连接头、软弹性顶盖、软弹性保护膜、阻尼块、压电晶片、电缆线和耦合剂，所述探头壳体为顶部和底部开口的通孔结构；所述探头连接头通过所述软弹性顶盖固定、密封所述探头壳体的顶部开口；所述软弹性保护膜固定、密封所述探头壳体底部的开口；使所述探头壳体、所述探头连接头、所述软弹性顶盖和所述软弹性保护膜一起构成一个密封的空腔；所述耦合剂填充到密封的所述空腔内；所述阻尼块通过固定架固定在所述空腔内的中部位置，将所述空腔分成上侧空腔部分和下侧空腔部分，且上侧的空腔部分和下侧的空腔部分的耦合剂通过所述阻尼块外周的侧壁面与所述空腔内的内壁面之间的间隙相互流通；所述压电晶片固定连接在所述阻尼块的底面上；所述电缆线置于所述空腔内，一端端部与所述探头连接头固定连接，另一端端部与所述压电晶片固定连接；当所述软弹性保护膜的底面接触到被探伤工件的探伤面发生变形时，所述软弹性保护膜挤压所述耦合剂，使软弹性顶盖能够随着所述耦合剂在所述空腔内的流动而发生相应的变形，以使所述软弹性保护膜的底面与被探伤工件的探伤面充分接触。

所述软弹性保护膜为“凵”型结构。

所述探头连接头主要由接头外套、绝缘套和导电接触座组成，所述软弹性顶盖的外周边缘与所述探头壳体顶部开口的口沿粘接连接，该软弹性顶盖上表面开设有连通所述空腔的贯通孔，该贯通孔的内周壁面与所述接头外套的外周壁面粘接连接，所述绝缘套的外周壁面与所述接头外套的内周壁面粘结连接，所述导电接触座的外周壁面与所述绝缘套的内周壁面粘结连接，并且，该导电接触座延伸至所述空腔内、与所述阻尼块固定连接；所述电缆线的一端端部与所述探头连接头的导电接触座固定连接，另一端端部与所述压电晶片固定连接。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型中，不仅经济适用，而且通过软弹性顶盖、软弹性保护膜和耦合剂在超声波探头上的相互配合，提高软弹性保护膜与被检测工件的曲面的贴合度，实现在被探伤工件的曲面上进行探伤检测，从而使超声波能顺利传播进入被检工件，实现利用超声波检测被检工件内部缺陷的功能。

2.本实用新型中，超声波探头发出的超声波将在探头内部耦合剂内传播一段距离，所以将消除或减小工件内部的超声波探伤盲区和近场区长度，有利于降低盲区和近场区对检测结果的影响。

3.本实用新型中，所述阻尼块通过固定架固定在所述空腔的中部位置，所述压电晶片固定连接在所述阻尼块的底面上，使所述压电晶片和所述阻尼块不会发生横向移动、纵向移动，有利于超声场的稳定。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是实施例1的主剖视图。

图2是图1中A-A处的剖视图。

图3是实施例1中超声波探头的探伤示意图。

图4是实施例2的主剖视图。

图5是图4中B-B处的局部剖视图。

图6是实施例2中超声波探头的探伤示意图。

图中代号含义：1—探头壳体；2—软弹性顶盖；3—软弹性保护膜；4—探头连接头；401—接头外套；402—绝缘套；403—导电接触座；5—阻尼块；6—固定架；601—圆环；602—支撑柱；7—压电晶片；8—电缆线；9—耦合剂；10—被探伤工件。

具体实施方式

实施例1

参见图1至图3所示：本实用新型是一种超声波探头，所述超声波探头包括探头壳体1、软弹性顶盖2、软弹性保护膜3、探头连接头4、阻尼块5、压电晶片7、电缆线8和耦合剂9。

上述探头壳体1为顶部和底部开口的通孔结构，该通孔结构的侧壁上部开设有贯通孔，

上述软弹性顶盖2固定、密封所述探伤壳体顶部的开口，该软弹性顶盖2的四周边缘与所述探伤壳体顶部开口的内沿粘接在一起。所述软弹性保护膜3固定、密封所述探头壳体1底部的开口，该软弹性保护膜3的四周边缘与所述探头壳体1底部的开口口沿粘接在一起。所述探头连接头4固定、密封所述通孔结构侧壁上部的贯通孔，该探头连接头4的外周壁面与所述通孔结构侧壁上的通孔孔沿粘接在一起。从而，使所述探头壳体1、所述软弹性顶盖2、所述软弹性保护膜3和所述探头连接头4一起构成一个密封的空腔。所述耦合剂9填充到密封的所述空腔内，该耦合剂9为超声波探伤用的液态或半固态耦合剂9，是超声波探伤技术领域成熟的耦合剂9。例如，水、甘油。本实施方式中，所述软弹性保护膜3为“凵”型结构，使软弹性保护膜3与所述压电晶片7之间具有更大的变形空间，以确保软弹性保护膜3的底面能够充分与被探伤工件10的曲面贴合；所述探头连接头4主要由接头外套401、绝缘套402和导电接触座403组成，所述接头外套401外周壁面粘结连接在所述通孔结构侧壁上部的贯通孔上，所述绝缘套402的外周壁面与所述接头外套401的内周壁面粘结连接，所述导电接触座403的外周壁面与所述绝缘套402的内周壁面粘结连接。

上述阻尼块5通过固定架6固定在所述空腔内的中部位置（即所述通孔结构的中部位置），将所述空腔分成上侧空腔部分和下侧空腔部分，且上侧的空腔部分的耦合剂9和下侧的空腔部分的耦合剂9通过所述阻尼块5的侧壁面与所述空腔内的侧壁面之间的间隙相互流通，即所述软弹性顶盖2或所述软弹性保护膜3的表面变形时，所述空腔内的耦合剂9能够在上侧空腔部分和下侧空腔部分自由流动。本实施方式中，所述固定架6主要由圆环601和支撑柱602组成，所述固定架6的圆环601悬置于所述空腔的正中间位置，该圆环601的内环壁面与所述阻尼块5的外周壁面粘接在一起，该圆环601的外环壁面上固定设置（粘接有）有四根向外延伸的支撑柱602，或者，该圆环601的外环壁面上一体成型有四根向外延伸的支撑柱602，该支承柱的延伸端与所述空腔内的内周壁面粘接或者一体成型。

所述压电晶片7固定连接在所述阻尼块5的底面上，本实施方式，所述压电晶片7粘接在所述阻尼块5的底面上。

所述电缆线8置于所述空腔内，一端端部与所述探头连接头4固定连接（所述电缆线8的一端端部粘接或者焊接在所述探头连接头4的导电接触座403上），另一端端部与所述压电晶片7固定连接（所述电缆线8的另一端端部粘接或者焊接在所述压电晶片7的上表面上）。

当所述软弹性保护膜3的底面接触到被探伤工件10的探伤面发生变形时，所述软弹性保护膜3挤压所述耦合剂9，使软弹性顶盖2能够随着所述耦合剂9在所述空腔内的流动而发生相应的变形（所述空腔下侧空腔部分的耦合剂被挤压到上侧空腔部分，从而使所述软弹性顶盖2被上侧空腔部分原有的耦合剂以及从下侧空腔部分内挤压上来的耦合剂一起挤压，发生变形。下同），以使所述软弹性保护膜3的底面与被探伤工件10的探伤面（探伤面定义为与软弹性保护膜3的底面接触的表面）充分接触。

另外，由于探头连接头4设置在所述探头壳体1的侧壁上，避开了对所述探头壳体1顶部开口处固定、密封连接的所述软弹性顶盖2的干扰，针对被探伤工件10的检测面为内凹陷的表面时，探伤操作人员可以通过手指按压超声波探头的所述软弹性顶盖2，进而对应有超声波探头底面的所述软弹性保护膜3产生适应、匹配于被探伤工件10的凹陷表面的变形面，达到探头接触面（所述软弹性保护膜3的底面）与被探伤工件10探伤表面良好贴合的目的，使超声检测时取得更好的耦合效果，利于超声波传播进入被测工件，实现利用超声波检测被检工件内部缺陷的功能；所述导电接触座403与所述压电晶片7之间的电缆线8可以依序经过所述空腔的上侧空腔部分，所述阻尼块5的侧壁面与所述空腔内的侧壁面之间的间隙，所述空腔下侧空腔部分而敷设。或者，也可以依序经过所述空腔的上侧空腔部分、所述阻尼块5上开设贯通的敷线孔、所述空腔下侧空腔部分而敷设；所述接头外套401与所述导电接触座403之间位于所述绝缘套的下方还可以设置一圈弹性密封圈（例如，“O”型密封圈）；所述接头外套401上部外周壁上可以设置有外螺纹或者插口式接口，用于连接探头线的接头上的内螺纹或接头上对应插口式接口。

实施例2

参见图4至图6所示：本实用新型是一种超声波探头，所述超声波探头包括探头壳体1、探头连接头4、软弹性顶盖2、软弹性保护膜3、阻尼块5、压电晶片7、电缆线8和耦合剂9。

所述探头壳体1为顶部和底部开口的通孔结构，所述探头连接头4通过所述软弹性顶盖2固定、密封所述探头壳体1的顶部开口，所述软弹性保护膜3固定、密封所述探头壳体1底部的开口，从而使所述探头壳体1、所述探头连接头4、所述软弹性顶盖2和所述软弹性保护膜3一起构成一个密封的空腔。所述耦合剂9填充到密封的所述空腔内，该耦合剂9为超声波探伤用的液态或半固态耦合剂9，是超声波探伤技术领域成熟的耦合剂9。例如，水、甘油。本实施方式中，所述软弹性保护膜3为“凵”型结构，使软弹性保护膜3与所述压电晶片7之间具有更大的变形空间，以确保软弹性保护膜3的底面能够充分与被探伤工件10的曲面贴合；所述探头连接头4主要由接头外套401、绝缘套402和导电接触座403组成，所述软弹性顶盖2的外周边缘与所述探头壳体1顶部开口的口沿粘接连接，该软弹性顶盖2上开设有连通所述空腔的贯通孔，该贯通孔的内周壁面与所述接头外套401的外周壁面粘接连接，所述绝缘套402的外周壁面与所述接头外套401的内周壁面粘结连接，所述导电接触座403的外周壁面与所述绝缘套402的内周壁面粘结连接，并且，该导电接触座403向下延伸至所述空腔内、与所述阻尼块5固定连接，该导电接触座403的延伸端端部设置成匹配于所述阻尼块5上表面开设的燕尾槽的梯形导轨结构，与所述阻尼块5上表面开设的燕尾槽相互卡接，或者，该导电接触座403的延伸端端部与所述阻尼块5上表面粘接在一起。以增强探头连接头4的拉伸强度。所述电缆线8置于所述空腔内，该电缆线8的一端端部与所述探头连接头4的导电接触座403固定连接（所述电缆线8的一端端部粘接或者焊接在所述探头连接头4的导电接触座403上），另一端端部与所述压电晶片7固定连接（所述电缆线8的另一端端部粘接或者焊接在所述压电晶片7的上表面上）。

所述阻尼块5通过固定架6固定在所述空腔内的中部位置，将所述空腔分成上侧空腔部分和下侧空腔部分，且上侧的空腔部分的耦合剂9和下侧的空腔部分的耦合剂9通过所述阻尼块5的侧壁面与所述空腔内的侧壁面之间的间隙相互流通，即所述软弹性顶盖2或所述软弹性保护膜3的表面变形时，所述空腔内的耦合剂9能够在上侧空腔部分和下侧空腔部分自由流动。

所述压电晶片7固定连接在所述阻尼块5的底面上。本实施方式，所述压电晶片7粘接在所述阻尼块5的底面上。

当所述软弹性保护膜3的底面接触到被探伤工件10的探伤面发生变形时，所述软弹性保护膜3挤压所述耦合剂9，使软弹性顶盖2能够随着所述耦合剂9在所述空腔内的流动而发生相应的变形，以使所述软弹性保护膜3的底面与被探伤工件10的探伤面充分接触。

另外，所述导电接触座403与所述压电晶片7之间的电缆线8可以依序经过所述空腔的上侧空腔部分，所述阻尼块5的侧壁面与所述空腔内的侧壁面之间的间隙，所述空腔下侧空腔部分而敷设。或者，也可以依序经过所述空腔的上侧空腔部分、所述阻尼块5上开设贯通的敷线孔、所述空腔下侧空腔部分而敷设；所述接头外套401与所述导电接触座403之间位于所述绝缘套的下方还可以设置一圈弹性密封圈（例如，“O”型密封圈）；所述接头外套401上部外周壁上可以设置有外螺纹或者插口式接口，用于连接探头线的接头上的内螺纹或接头上对应插口式接口。

以上各实施例的技术方案仅用以说明本实用新型，而非对其限制。尽管参照前述各实施例的技术方案对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的精神和范围。

设计图

一种超声波探头论文和设计

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