本發(fā)明主要屬于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于復(fù)合材料r區(qū)的超聲相控陣檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料翼梁和壁板長(zhǎng)桁處普遍存在r區(qū)，由于r區(qū)受形狀和空間尺寸的限制，存在圓弧區(qū)域曲率半徑小，不利于超聲探頭耦合，不能保證入射聲束與圓弧區(qū)域的檢測(cè)表面垂直，聲束不能覆蓋整個(gè)圓弧區(qū)域等問(wèn)題，從而會(huì)影響檢測(cè)的靈敏度和缺陷檢出率等。

現(xiàn)有復(fù)合材料r區(qū)的無(wú)損檢測(cè)主要采用常規(guī)超聲檢測(cè)技術(shù)和超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)，由于超聲相控陣可實(shí)現(xiàn)一次多角度掃查等，可保證檢測(cè)的均勻性和可靠性，超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)被認(rèn)為是檢測(cè)復(fù)合材料r區(qū)的最佳方案，現(xiàn)有超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)分為平面相控陣探頭和弧面相控陣探頭，通過(guò)更換楔塊實(shí)現(xiàn)對(duì)一定尺寸范圍的拐角檢測(cè)，大多采用水浸式檢測(cè)保證探頭的良好耦合。

復(fù)合材料r區(qū)的超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)，現(xiàn)有的探頭夾具裝置，需水浸式或通過(guò)定制特定形狀的楔塊實(shí)現(xiàn)耦合，對(duì)于大型結(jié)構(gòu)件，或在外場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，水浸式檢測(cè)較難實(shí)施，而對(duì)于定制楔塊的方式，不同曲率的r區(qū)結(jié)構(gòu)件無(wú)法共用，當(dāng)結(jié)構(gòu)件r區(qū)曲率制造完成后與設(shè)計(jì)方案有一定偏差時(shí)，原有定制的楔塊也將無(wú)法耦合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于復(fù)合材料r區(qū)的超聲相控陣檢測(cè)裝置，以滿足外場(chǎng)試驗(yàn)條件下或大型結(jié)構(gòu)件不同曲率r區(qū)的超聲檢測(cè)，提高超聲相控陣檢測(cè)裝的適用性。所述檢測(cè)裝置無(wú)需水浸式耦合，不受限于外場(chǎng)試驗(yàn)條件限制，可適用于不同曲率r區(qū)的超聲檢測(cè)，避免結(jié)構(gòu)件因制造加工出現(xiàn)偏差而無(wú)法超聲檢測(cè)的情況。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于復(fù)合材料r區(qū)的超聲相控陣檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括水囊耦合模塊和支撐模塊；所述水囊耦合模塊包括水囊和探頭，所述水囊的水囊腔內(nèi)盛有液體，所述探頭的面向工件的一側(cè)被所述水囊的水囊套包裹；所述水囊耦合模塊通過(guò)所述水囊能夠?qū)崿F(xiàn)所述探頭與不同曲率工件r區(qū)的良好耦合；

所述支撐模塊用于實(shí)現(xiàn)所述探頭的穩(wěn)定支撐。

進(jìn)一步地，所述支撐模塊包括支撐桿、角度調(diào)節(jié)器和支架；

所述支撐桿用于使所述探頭與所述工件之間的距離固定；

所述角度調(diào)節(jié)器與所述支撐桿通過(guò)螺紋連接；所述支架與所述角度調(diào)節(jié)器連接，在所述支架上設(shè)置一用于容納所述角度調(diào)節(jié)器的凹槽；

所述支架通過(guò)所述角度調(diào)節(jié)器與所述支撐桿連接；所述角度調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)所述支撐桿相對(duì)于所述支架的角度，以使所述支撐桿與工件垂直。

進(jìn)一步地，所述支架為十字形支架，按照順時(shí)針方向依次包括第一支架桿、第二支架桿、第三支架桿和第四支架桿，所述支撐桿包括橫向支撐桿和縱向支撐桿，所述橫向支撐桿和縱向支撐桿分別用于在工件r區(qū)兩端的兩個(gè)方向固定探頭與工件的距離；所述角度調(diào)節(jié)器包括橫向角度調(diào)節(jié)器和縱向角度調(diào)節(jié)器。

進(jìn)一步地，所述第一支架桿通過(guò)所述橫向角度調(diào)節(jié)器與所述橫向支撐桿連接，第二支架桿通過(guò)所述縱向角度調(diào)節(jié)器與所述縱向支撐桿連接，通過(guò)調(diào)節(jié)所述橫向角度調(diào)節(jié)器和所述縱向角度調(diào)節(jié)器使所述橫向支撐桿和所述縱向支撐桿分別垂直于工件r區(qū)的兩端。

進(jìn)一步地，所述水囊耦合模塊還包括用于夾持所述探頭的探頭夾具，所述探頭通過(guò)所述探頭夾具與所述支架連接；所述探頭夾具通過(guò)連接螺釘與所述第三支架桿及所述第四支架桿連接。

進(jìn)一步地，所述探頭的外殼上設(shè)置凹槽，所述探頭夾具通過(guò)所述凹槽與所述探頭連接，所述水囊套的上端口邊緣嵌入探頭外殼的所述凹槽內(nèi)，在凹槽內(nèi)設(shè)置密封圈，通過(guò)所述密封圈和夾具使水囊與所述探頭密封連接；或通過(guò)密封膠使水囊與探頭膠接密封。

進(jìn)一步地，所述水囊腔內(nèi)盛有的液體為水或者油液；所述水囊的水囊套為硅橡膠套，厚度為0.1mm-0.5mm。

進(jìn)一步地，所述檢測(cè)裝置還包括一編碼器，所述編碼器過(guò)連接柱與所述縱向支撐桿連接。

進(jìn)一步地，所述支撐桿底端有一滑輪，為橡膠輪。

進(jìn)一步地，所述探頭采用超聲相控陣探頭，為弧形相控陣陣列，各陣元按照?qǐng)A弧方式排列。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

（1）本發(fā)明所述檢測(cè)裝置保證了相控陣探頭與不同曲率工件r區(qū)的良好耦合，且不需更換楔塊，滿足了外場(chǎng)試驗(yàn)條件下或大型結(jié)構(gòu)件不同曲率r區(qū)的超聲檢測(cè)，提高了超聲相控陣檢測(cè)裝的適用性。

（2）本發(fā)明提出一種可根據(jù)r區(qū)角度變化而調(diào)節(jié)的支撐桿，保證了當(dāng)角度變化時(shí)支撐桿仍垂直于r區(qū)表面兩端，從而保障了水囊耦合模塊的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明所述檢測(cè)裝置（工件r區(qū)角度為90°時(shí)）結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本發(fā)明所述檢測(cè)裝置（工件r區(qū)角度為鈍角時(shí)）結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記：1.探頭、2.探頭夾具、3.水囊、4.密封圈、5-1.第一支架桿、5-2.第二支架桿、5-3.第三支架桿、5-4.第四支架桿、6-1.橫向角度調(diào)節(jié)器、6-2.縱向角度調(diào)節(jié)器、7-1.橫向支撐桿、7-2.縱向支撐桿、8.滑輪、9.編碼器、10.連接螺釘、11.連接柱、12.工件。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

實(shí)施例1

一種用于復(fù)合材料r區(qū)的超聲相控陣檢測(cè)裝置，如圖1和2所示，所述檢測(cè)裝置包括水囊耦合模塊和支撐模塊；所述水囊耦合模塊包括水囊3和探頭1，所述水囊3的水囊腔內(nèi)盛有液體，所述探頭1的面向工件的一側(cè)被所述水囊3的水囊套包裹；所述水囊耦合模塊通過(guò)所述水囊3能夠?qū)崿F(xiàn)探頭1與不同曲率工件r區(qū)的良好耦合；

所述支撐模塊用于實(shí)現(xiàn)所述探頭1的穩(wěn)定支撐。

所述支撐模塊包括支撐桿、角度調(diào)節(jié)器和支架；

所述支撐桿用于固定所述探頭與所述工件之間距離，即支撐桿能夠固定探頭晶片與工件的距離，保證檢測(cè)時(shí)探頭離工件表面的距離不變。

所述角度調(diào)節(jié)器與所述支撐桿通過(guò)螺紋連接，一起安裝在支架上。螺紋連接具體為：所述支撐桿上設(shè)置螺紋，所述角度調(diào)節(jié)器上設(shè)置螺紋連接套筒；在所述支架的與所述角度調(diào)節(jié)器連接的部位處設(shè)置一用于容納所述角度調(diào)節(jié)器的凹槽；

所述支架通過(guò)所述角度調(diào)節(jié)器與所述支撐桿連接；所述角度調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)所述支撐桿相對(duì)于所述支架的角度，以使所述支撐桿與工件垂直。

如圖2所示，支撐桿可通過(guò)角度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)支撐桿相對(duì)支架的角度，使得在不同r區(qū)角度時(shí)，支撐桿都能與工件垂直，使得探頭聲束能垂直入射到工件，在調(diào)節(jié)所述角度調(diào)節(jié)器的過(guò)程中，當(dāng)支撐桿與工件垂直后，固定所述角度調(diào)節(jié)器的位置，以鎖定所述支撐桿的角度。其中，角度調(diào)節(jié)器為現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)裝置。支架上安裝角度調(diào)節(jié)器的部分被構(gòu)造為弧形凹槽，朝向角度調(diào)節(jié)器的表面向內(nèi)凹陷，以容納角度調(diào)節(jié)器。支撐桿也可通過(guò)螺紋調(diào)節(jié)支架距工件的距離，以適應(yīng)工件大小的變化。

所述支架為十字形支架，按照順時(shí)針方向依次包括第一支架桿5-1、第二支架桿5-2、第三支架桿5-3和第四支架桿5-4，所述支撐桿包括橫向支撐桿7-1和縱向支撐桿7-2，橫向支撐桿7-1和縱向支撐桿7-2分別垂直于工件r區(qū)的兩端，用于在工件r區(qū)兩端的兩個(gè)方向固定探頭1與工件的距離；所述角度調(diào)節(jié)器包括橫向角度調(diào)節(jié)器6-1和縱向角度調(diào)節(jié)器6-2。

所述第一支架桿5-1通過(guò)所述橫向角度調(diào)節(jié)器6-1與所述橫向支撐桿7-1連接，第二支架桿5-2通過(guò)所述縱向角度調(diào)節(jié)器6-2與所述縱向支撐桿7-2連接，通過(guò)調(diào)節(jié)所述橫向角度調(diào)節(jié)器6-1和所述縱向角度調(diào)節(jié)器6-2使所述橫向支撐桿7-1和所述縱向支撐桿7-2分別垂直于工件r區(qū)的兩端。

所述水囊耦合模塊還包括用于夾持所述探頭1的探頭夾具2，所述探頭1通過(guò)所述探頭夾具2與所述支架連接；所述探頭夾具2通過(guò)連接螺釘10與所述第三支架桿5-3及所述第四支架桿5-4連接。

所述探頭1的外殼上設(shè)置凹槽，所述探頭夾具2通過(guò)所述凹槽固定夾具與探頭的相對(duì)位置，用螺釘與所述探頭1連接，所述水囊套的上端口邊緣嵌入探頭外殼的所述凹槽內(nèi)，在凹槽內(nèi)設(shè)置封圈，通過(guò)所述密封圈和夾具使水囊3與所述探頭1密封連接；或通過(guò)密封膠使水囊與探頭膠接密封。

所述水囊腔內(nèi)盛有的液體為水或者油液；所述水囊3的水囊套為硅橡膠套，厚度為0.1mm-0.5mm。其中，水囊可較好貼合工件r區(qū)表面，以可實(shí)現(xiàn)良好耦合。

所述檢測(cè)裝置還包括一編碼器9，所述編碼器9過(guò)連接柱11與所述縱向支撐桿7-2連接。

編碼器9為記錄探頭沿工件展向移動(dòng)位置，為超聲c掃描圖提供位置信息，編碼器通過(guò)連接柱與支撐桿連接。

所述支撐桿底端有一滑輪8，為橡膠輪；滑輪可沿著工件展向移動(dòng)，且避免支撐桿與工件因硬接觸而接觸不良。

所述探頭1采用超聲相控陣探頭，為弧形相控陣陣列，各陣元按照?qǐng)A弧方式排列，各陣元發(fā)射的超聲波在弧陣的圓弧圓心位置匯合，聲場(chǎng)能量在該處最強(qiáng)。當(dāng)工件r區(qū)曲率與探頭弧形一致時(shí)，掃描時(shí)各陣元直接激勵(lì)，不做任何延時(shí)處理，就可實(shí)現(xiàn)每個(gè)陣元都垂直于工件入射，極大的減小了超聲波在入射到工件表面前的能量損失。當(dāng)r區(qū)曲率變化時(shí)，相控陣儀器可通過(guò)陣元的延時(shí)處理，使聲波偏轉(zhuǎn)而與工件r區(qū)表面垂直。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：

（1）相比于現(xiàn)有通過(guò)更換楔塊實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料r區(qū)超聲相控陣檢測(cè)的技術(shù)，本發(fā)明提出的水囊耦合模塊，保證了不同曲率r區(qū)的良好耦合，避免了結(jié)構(gòu)件因制造加工出現(xiàn)偏差而無(wú)法耦合的情況。

（2）相比于現(xiàn)有通過(guò)水浸式實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料r區(qū)超聲相控陣檢測(cè)的技術(shù)，本發(fā)明提出的水囊耦合模塊，無(wú)需將工件置于水槽，保證了外場(chǎng)試驗(yàn)條件限制情況下的超聲相控陣檢測(cè)，保證了大型結(jié)構(gòu)件在無(wú)需加工大水槽的情況下進(jìn)行超聲相控陣檢測(cè)。

（3）本發(fā)明所述檢測(cè)裝置通過(guò)相控陣探頭夾具和水囊耦合，實(shí)現(xiàn)超聲波聲束對(duì)復(fù)合材料內(nèi)r區(qū)的全覆蓋，使相控陣探頭與不同曲率的復(fù)合材料r區(qū)可良好耦合，屬于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。