專利名稱：接觸式激光超聲探頭裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬和非金屬材料超聲無損檢測系統(tǒng)技術領域，具體來講就是一種接觸式超聲探頭裝 置。
背景技術：
目前超聲波無損檢測系統(tǒng)所使用的探頭都是以利用壓電效應原理制作的，即采用電磁激勵石英晶片來產(chǎn)生超聲波，返回的缺陷超聲波信號通過壓電晶片轉換成電信號，再經(jīng)過濾波、降噪、放大后傳到軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析。目前采用壓電效應原理制作的超聲探頭，一次只能產(chǎn)生縱波、橫波和表面波其中的一種，如果需要同時產(chǎn)生縱波、橫波和表面波，需要用三個不同的超聲探頭，增加了檢測空間，容易產(chǎn)生檢測盲區(qū)；并且實時性比較差，難以實現(xiàn)在線檢測。由于壓電超聲探頭一般頻率為MHz，對于要求檢測精度高的如航天航空及特殊行業(yè)的產(chǎn)品，要求超聲探頭達到GHz 的檢測頻率，用壓電超聲探頭難以實現(xiàn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型為解決上述問題而提供一種接觸式超聲探頭裝置。本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下一種接觸式超聲探頭裝置，它包括依次連接的激光發(fā)生器、光纖、光聲轉換器和寬帶接收器，所述激光發(fā)生器用于產(chǎn)生脈沖激光，脈沖激光經(jīng)過光纖發(fā)射到光聲轉換器；所述光聲轉換器用于將脈沖激光轉化為超聲波，并將超聲波發(fā)射到被測產(chǎn)品上；所述寬帶接收器用于接收從被測產(chǎn)品內(nèi)部反射回的超聲波，并將其轉化為電信號，并將電信號輸出至外部的軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析。進一步的，所述光聲轉換器將脈沖激光轉化為超聲波，并通過光聲轉換器上的耦合劑將超聲波傳導至被測產(chǎn)品內(nèi)部。進一步的，所述耦合劑為水或甘油制成。進一步的，所述脈沖激光射到光聲轉換器上發(fā)生無輻射躍遷產(chǎn)生超聲波。進一步的，所述激光發(fā)生器采用紅寶石激光發(fā)生器。本實用新型的有益效果是空間分辨率高；采用激光激發(fā)超聲波，能一次同時產(chǎn)生縱波、橫波、頭波和表面波，沒有檢測盲區(qū)；采用寬帶接收器作非接觸式對心接收返回的超聲波信號，可同時接收到縱波和橫波，根據(jù)測量的聲速和被測材料的密度，可以計算出被測材料的彈性模量和泊松比，這是普通壓電探頭難以實現(xiàn)的功能。

圖1為本實用新型結構框圖。
具體實施方式
[0015]
以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。如圖1所示，一種接觸式超聲探頭裝置，它包括依次連接的激光發(fā)生器、光纖、光聲轉換器和寬帶接收器，所述激光發(fā)生器用于產(chǎn)生脈沖激光，脈沖激光經(jīng)過光纖斜射到光聲轉換器；所述光聲轉換器用于將脈沖激光轉化為超聲波，并通過光聲轉換器上的傳導介質(zhì)將超聲波傳導至被測產(chǎn)品內(nèi)部；
所述寬帶接收器用于接收從被測產(chǎn)品內(nèi)部反射回的超聲波，并將其轉化為電信號，并將電信號輸出至外部的軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析。紅寶石激光發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖激光經(jīng)過光纖，斜射到光聲轉換器上，發(fā)生無輻射躍遷和化學作用產(chǎn)生超聲波，即向被測產(chǎn)品發(fā)射超聲波，超聲波通過水或甘油耦合劑傳導到被測產(chǎn)品內(nèi)部，被測產(chǎn)品有超過空間分辨率的缺陷時，有部分超聲波發(fā)生反射，被寬帶接收器轉換為電信號，經(jīng)過濾波、降噪、放大后傳到軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析。脈沖激光斜射到光聲轉換器上，被照射處的電子吸收光子能量，躍遷至高能態(tài)；處于高能態(tài)的電子通過輻射躍遷即發(fā)光，無輻射躍遷即與光聲轉換器的晶格相碰撞把多余的能量交給晶格，引起照射處光聲轉換器溫度升高，局部溫度升高引起晶格動能的增加，如果該動能還在光聲轉換器的彈性限度之內(nèi)，為熱彈作用；如果晶格動能超過彈性限度，晶格內(nèi)部電子發(fā)生斷鍵，為熔融效應，晶格發(fā)生熱彈作用或出現(xiàn)熔融效應時，會釋放多余能量而返回基態(tài)；其中熱彈作用或出現(xiàn)熔融效應皆可產(chǎn)生超聲波，由于熱彈作用激發(fā)超聲波的效率比較低，因為本裝置采用熔融效應激發(fā)超聲波，為避免光聲轉換器表面受損，采用水或甘油作為耦合劑除提高超聲波傳輸效率，另外還可以起到降溫作用，避免光聲轉換器因溫度過高表面受損。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種接觸式超聲探頭裝置，其特征在于它包括依次連接的激光發(fā)生器、光纖、光聲轉換器和寬帶接收器，所述激光發(fā)生器用于產(chǎn)生脈沖激光，脈沖激光經(jīng)過光纖發(fā)射到光聲轉換器；所述光聲轉換器用于將脈沖激光轉化為超聲波，并將超聲波發(fā)射到被測產(chǎn)品上；所述寬帶接收器用于接收從被測產(chǎn)品內(nèi)部反射回的超聲波，并將其轉化為電信號，并將電信號輸出至外部。
2.根據(jù)權利要求1所述的接觸式超聲探頭裝置，其特征在于所述光聲轉換器將脈沖激光轉化為超聲波，并通過光聲轉換器上的耦合劑將超聲波傳導至被測產(chǎn)品內(nèi)部。
3.根據(jù)權利要求2所述的接觸式超聲探頭裝置，其特征在于所述耦合劑為水或甘油制成。
4.根據(jù)權利要求1所述的接觸式超聲探頭裝置，其特征在于所述脈沖激光射到光聲轉換器上發(fā)生無輻射躍遷產(chǎn)生超聲波。
5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的接觸式超聲探頭裝置，其特征在于所述激光發(fā)生器采用紅寶石激光發(fā)生器。
專利摘要本實用新型涉及一種接觸式超聲探頭裝置，它包括依次連接的激光發(fā)生器、光纖、光聲轉換器和寬帶接收器，所述激光發(fā)生器用于產(chǎn)生脈沖激光，脈沖激光經(jīng)過光纖斜射到光聲轉換器；所述光聲轉換器用于將脈沖激光轉化為超聲波，并將超聲波發(fā)射到被測產(chǎn)品上；所述寬帶接收器用于接收從被測產(chǎn)品內(nèi)部反射回的超聲波，并將其轉化為電信號，并將電信號輸出至外部的軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析。本實用新型的有益效果是空間分辨率高；采用激光激發(fā)超聲波，能一次同時產(chǎn)生縱波、橫波、頭波和表面波，沒有檢測盲區(qū)；采用寬帶接收器作非接觸式對心接收返回的超聲波信號，可同時接收到縱波和橫波。
文檔編號G01N29/34GK202119757SQ20112023039
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權日2011年7月1日
發(fā)明者楊先明, 龍絨蓉 申請人:煙臺富潤實業(yè)有限公司