本發(fā)明涉及一種超聲波探傷傳感器，尤其是一種自發(fā)自收式超聲波探傷傳感器，屬于超聲檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

自發(fā)自收式超聲波探傷是利用超聲波穿過被測(cè)介質(zhì)而在介質(zhì)中的異質(zhì)結(jié)合界面產(chǎn)生反射回波之特點(diǎn)來檢測(cè)缺陷的一種方法。當(dāng)超聲波自被測(cè)對(duì)象表面穿透至材料內(nèi)部，遇到缺陷或被測(cè)對(duì)象外表面時(shí)會(huì)分別產(chǎn)生反射波，根據(jù)這些反射波形的波形特征與位置特征即可判斷缺陷大小和距離被測(cè)表面的位置。該方法能夠快速、無損、精確地實(shí)現(xiàn)工件內(nèi)部多種缺陷(裂紋、夾雜、折疊、氣孔、砂眼等)的檢測(cè)、定位、評(píng)估和診斷。

如專利公開號(hào)cn101153862a，公開了一種渦輪叉超聲波探傷裝置及方法，渦輪叉的檢查可通過磁粉探傷進(jìn)行，但因需要分解動(dòng)葉片和盤所以存在檢查需要時(shí)間的問題。曾嘗試通過超聲波探傷的檢查，但因叉形狀復(fù)雜，所以存在難以識(shí)別由叉的凹凸反射的超聲波(形狀回波)和由缺陷反射的超聲波(缺陷信號(hào))的問題。把傳感器移動(dòng)的自由度限定在旋轉(zhuǎn)移動(dòng)和平行移動(dòng)，將為能夠定量評(píng)價(jià)移動(dòng)量而附加有刻度的超聲波探傷傳感器設(shè)置夾具固定在無缺陷且和檢查對(duì)象同尺寸的基準(zhǔn)試驗(yàn)片上來取得形狀回波。固定超聲波探傷傳感器設(shè)置夾具，把超聲波傳感器設(shè)置在和取得形狀信號(hào)時(shí)相同的位置，取得、并比較超聲波探傷信號(hào)，由此，來評(píng)價(jià)有無超聲波(缺陷信號(hào))。

通常情況下，超聲波探傷對(duì)被測(cè)對(duì)象表面狀態(tài)的要求較高，主要是表面形狀、表面波紋度、表面粗糙度等對(duì)檢測(cè)方法及檢測(cè)傳感器的要求不盡相同。在實(shí)際工程應(yīng)用中往往會(huì)遇到被測(cè)物體表面不規(guī)則或表面極其粗糙的狀態(tài)，此時(shí)要利用超聲波探傷，會(huì)出現(xiàn)傳感器無法與被測(cè)表面耦合的現(xiàn)象。往往需要通過其它技術(shù)手段進(jìn)行研究與實(shí)施。此類問題在相關(guān)專利技術(shù)研究、工程應(yīng)用等方面得到證實(shí)。而本申請(qǐng)的技術(shù)可以有效地解決此類問題，極大地提高了超聲波探傷技術(shù)的應(yīng)用范圍與檢測(cè)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要提供一種帶有弱剛性測(cè)量頭的超聲波探傷傳感器，利用其頭部的弱剛性特性，使得檢測(cè)時(shí)可以有效避免剛性頭部在檢測(cè)過程中遇到被測(cè)物體表面不規(guī)則或不平整的狀態(tài)無法正常耦合的現(xiàn)象，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超聲波有效穿入被測(cè)對(duì)象內(nèi)部，完成缺陷檢測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種帶有弱剛性測(cè)量頭的超聲波探傷傳感器，由弱剛性測(cè)量輔助頭、探頭外殼、傳感器本體組成，探頭外殼前部裝有弱剛性測(cè)量輔助頭，后部裝有傳感器本體，弱剛性測(cè)量輔助頭后端連接傳感器本體，且弱剛性測(cè)量輔助頭和傳感器本體與探頭外殼之間密封連接，探頭外殼內(nèi)注入有液體耦合劑；所述弱剛性測(cè)量輔助頭的前端為輔助頭檢測(cè)部，所述輔助頭檢測(cè)部具有可跟隨被測(cè)物體表面進(jìn)行彈性變化與柔性跟隨的微凸出球面頭部，球面頭部后面設(shè)有v型部，所述v型部用于承擔(dān)沿檢測(cè)方向的彈性變形，可輔助測(cè)量球面頭部跟隨被測(cè)物體表面進(jìn)行彈性變化與柔性跟隨，并始終在貼緊被測(cè)物體表面時(shí)產(chǎn)生沿檢測(cè)方向的一定彈性壓力；所述弱剛性測(cè)量輔助頭的末端設(shè)有錐面，錐面上開設(shè)有液體進(jìn)出口，通過液體進(jìn)出口將探頭外殼內(nèi)的液體耦合劑引入弱剛性測(cè)量輔助頭內(nèi)，在工作時(shí)，將受擠壓的液體耦合劑排出弱剛性測(cè)量輔助頭進(jìn)入探頭外殼內(nèi)。

所述弱剛性測(cè)量輔助頭的中間設(shè)有輔助頭與探頭外殼連接部，輔助頭與探頭外殼連接部為內(nèi)凹環(huán)狀結(jié)構(gòu)，與探頭外殼相連接配合，用于與探頭外殼密封固定連接在一起，防止液體耦合劑向外泄漏。

所述弱剛性測(cè)量輔助頭的末端錐面后面設(shè)有輔助頭與傳感器本體連接部，輔助頭與傳感器本體連接部后端為圓桶形，并緊套于傳感器本體與輔助頭連接部。

所述弱剛性測(cè)量輔助頭的材質(zhì)為遠(yuǎn)低于鋼質(zhì)材料剛性的柔性材質(zhì)，用于與復(fù)雜曲面充分耦合，球面頭部截面厚度小于v型部、輔助頭與探頭外殼連接部、輔助頭與傳感器本體連接部的截面厚度，耦合時(shí)球面頭部?jī)?yōu)先形變，并始終貼緊與吻合被測(cè)物體表面。

所述探頭外殼與傳感器本體之間通過細(xì)牙螺紋連接，所述傳感器本體上設(shè)有傳感器本體與彈性密封墊連接部以及傳感器凸肩，傳感器本體與彈性密封墊連接部以及傳感器凸肩與探頭外殼之間通過彈性密封墊連接。

所述探頭外殼的材質(zhì)為304不銹鋼，所述探頭外殼上設(shè)有加液孔，用于注入與補(bǔ)充液體耦合劑，并用塞蓋密封。

所述彈性密封墊的材料為彈性密封材料，用于防止液體耦合劑向向外泄漏。

所述傳感器本體采用常用或?qū)Ｓ玫某暡ㄖ碧筋^本體。

本發(fā)明的有益效果是：

1、滿足不規(guī)則表面的直接耦合探傷，克服了剛性探頭無法直接耦合檢測(cè)的狀況。

2、無須在被測(cè)表面進(jìn)行繁重與高難度的表面打磨與處理。

3、適應(yīng)各種焊縫，如平面焊、角焊、圓弧焊等。無須更換專用探頭，實(shí)現(xiàn)一種探頭多種用途。

4、無論規(guī)則表面與不規(guī)則表面均可使用。極大地提高了探頭的使用范圍。

5、檢測(cè)液體耦合劑的自動(dòng)排出與補(bǔ)充，避免了液體耦合劑無處釋放時(shí)在弱剛性測(cè)量輔助頭因體積壓縮而產(chǎn)生壓力，進(jìn)而造成弱剛性測(cè)量輔助頭不規(guī)則變形或在其它部位的液體耦合劑泄漏。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的帶有弱剛性測(cè)量頭的超聲波探傷傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為弱剛性測(cè)量輔助頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為探頭外殼結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為傳感器本體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為彈性密封墊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1至圖5所示，一種帶有弱剛性測(cè)量頭的超聲波探傷傳感器，由弱剛性測(cè)量輔助頭（柔性耦合層）1、探頭外殼2、彈性密封墊3、傳感器本體4以及通訊電纜5組成。

探頭外殼前部裝有弱剛性測(cè)量輔助頭，后部裝有傳感器本體，弱剛性測(cè)量輔助頭后端連接傳感器本體，且弱剛性測(cè)量輔助頭和傳感器本體與探頭外殼之間密封連接，探頭外殼內(nèi)注入有液體耦合劑。

如圖2所示，弱剛性測(cè)量輔助頭1包括輔助頭檢測(cè)部11、v型部12、輔助頭與探頭外殼連接部13、液體進(jìn)出口14、輔助頭與傳感器本體連接部15。弱剛性測(cè)量輔助頭其材質(zhì)為遠(yuǎn)低于鋼質(zhì)材料剛性的柔性材質(zhì)，主要作用是與復(fù)雜曲面充分耦合，輔助頭檢測(cè)部11的頭部為球面，微微凸出。球面頭部截面厚度小于其它部位（v型部12、輔助頭與探頭外殼連接部13、輔助頭與傳感器本體連接部15）截面厚度，耦合時(shí)優(yōu)先形變；球面頭部后為v形部12，主要承擔(dān)沿檢測(cè)方向的彈性變形；中間的輔助頭與探頭外殼連接部13為內(nèi)凹環(huán)狀結(jié)構(gòu)，與探頭外殼2相連接配合，既與探頭外殼2固定在一起，又起到密封作用，防止液體耦合劑向外泄漏；末端錐面上開設(shè)有液體進(jìn)出口14；最末端的輔助頭與與傳感器本體連接部15為圓桶形，緊套于傳感器本體與輔助頭連接部。

球面頭部：在工作時(shí)利用其柔性特性可跟隨被測(cè)物體表面進(jìn)行彈性變化與柔性跟隨，由于其截面小于其它截面，因此在工作時(shí)球形頭面的變形優(yōu)先于其它部位，并始終貼緊與吻合被測(cè)物體表面。

v形部：工作時(shí)在探頭外殼2內(nèi)部分主要承擔(dān)沿檢測(cè)方向的彈性變形，變形主要集中在v形的凹面處,可輔助測(cè)量球面頭部跟隨被測(cè)物體表面進(jìn)行彈性變化與柔性跟隨，并始終在貼緊被測(cè)物體表面時(shí)產(chǎn)生沿檢測(cè)方向的一定彈性壓力。

內(nèi)凹環(huán)狀部：主要利用該部位實(shí)現(xiàn)與探頭外殼的緊密連接配合，工作時(shí)可起到密封作用，防止液體耦合劑向外泄漏。

末端錐面：在該錐面上開設(shè)液體進(jìn)出口，在工作前用于將從探頭外殼上的加液孔注入的液體耦合劑引入弱剛性測(cè)量輔助頭，在工作時(shí)用于將受擠壓的液體排出弱剛性測(cè)量輔助頭，引入探頭外殼，避免液體耦合劑無處釋放時(shí)在弱剛性測(cè)量輔助頭因體積壓縮而產(chǎn)生壓力，進(jìn)而造成弱剛性測(cè)量輔助頭不規(guī)則變形或在其它部位的液體耦合劑泄漏。

輔助頭與傳感器本體連接部：利用其彈性特性與傳感器本體緊密連接，并保證其中灌注的液體不在此處產(chǎn)生泄漏。

如圖3所示，探頭外殼2包括探頭外殼與輔助頭檢測(cè)部連接部21、探頭外殼液體耦合劑儲(chǔ)存區(qū)22、加液孔23、探頭外殼與傳感器本體連接部24。探頭外殼2材質(zhì)為304不銹鋼。探頭外殼2上的加液孔23用于注入與補(bǔ)充液體耦合劑，耦合劑的注入在豎直時(shí)應(yīng)接近加液孔23，并用塞蓋密封。探頭外殼2與傳感器本體與探頭外殼連接部42采用細(xì)牙螺紋的連接方式。

如圖4所示，傳感器本體4包括傳感器本體與輔助頭連接部41、傳感器本體與探頭外殼連接部42、傳感器本體與彈性密封墊連接部43、傳感器凸肩44。傳感器本體與輔助頭連接部41后端設(shè)有傳感器本體與探頭外殼連接部42，傳感器本體與探頭外殼連接部42上設(shè)有細(xì)牙螺紋，傳感器本體與探頭外殼連接部42后端設(shè)有傳感器本體與彈性密封墊連接部43和傳感器凸肩44。傳感器本體與彈性密封墊連接部43以及傳感器凸肩44與探頭外殼2之間通過彈性密封墊3連接。傳感器本體4采用常用或?qū)Ｓ玫某暡ㄖ碧筋^本體。

如圖5所示，彈性密封墊3的材料為彈性密封材料，主要起到密封作用，防止液體耦合劑在連接處向外泄漏。

本發(fā)明的工作原理:

在檢測(cè)過程中，經(jīng)常遇到被檢測(cè)對(duì)象表面凹凸不平，而周邊又沒有足夠的操作空間或可以充分利用的檢測(cè)耦合表面，這給超聲波探傷帶來困難，甚至無法檢測(cè)。而采用帶有弱剛性測(cè)量頭的超聲波探傷傳感器，可以通過與凹凸不平表面直接耦合，科學(xué)地解決這一問題。

在檢測(cè)過程中，當(dāng)采用了帶有弱剛性測(cè)量頭的超聲波傳感器時(shí)，由于其頭部的弱剛性特性，尤其是球面頭部，因其截面小于其它部位的截面，在工作時(shí)優(yōu)先變形，并在內(nèi)部液體重力的作用下可以與被測(cè)物體表面實(shí)現(xiàn)良好的吻合與貼緊，即可良好地跟隨被測(cè)物體表面進(jìn)行柔性與彈性變化，以保證檢測(cè)的良好條件。