本實用新型涉及傳感器技術領域，具體涉及一種超聲波檢測傳感器及具有其的超聲波檢測系統(tǒng)。
背景技術：
FGH95材料主要用于高壓渦輪盤，F(xiàn)GH95材料具有晶粒細小、組織均勻、無宏觀偏析、合金化程度高、屈服強度高、疲勞性能好等優(yōu)點，但其自身的三大缺陷—夾雜物、熱誘導孔洞和原始顆粒邊界(PPB)對其性能具有嚴重的影響，甚至會直接導致渦輪盤斷裂失效，進而造成災難性的后果。為保證渦輪盤的內(nèi)部質量主要采用傳統(tǒng)水浸超聲波檢測。現(xiàn)有的技術缺點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：傳統(tǒng)的超聲波檢測主要是利用超聲波在材料中傳播，一次完成檢測面到底面距離間的缺陷。聲波在材料中傳播能量不集中，可能導致微小缺陷底波反射不高甚至無法發(fā)現(xiàn)微小缺陷。
技術實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是提供一種超聲波檢測傳感器及具有其的超聲波檢測系統(tǒng)，以解決或至少減輕背景技術中所存在的至少一處的問題。
為了克服現(xiàn)有超聲波檢傳感器不利于微小夾雜物和PPB缺陷檢測造成漏檢的原因，本專利通過改變現(xiàn)有超聲波檢測傳感器中的壓電晶片形狀。即將原有平面晶片改為球面晶片。使發(fā)射的聲波在材料中匯聚，利用集中的能量發(fā)現(xiàn)細小的缺陷。本專利設計的理論依據(jù)為：
Ф＝λf/D
L＝F2/N
F＝R/(1-C水/C透鏡)
Ф—焦點直徑
L—焦柱長度
F—焦距
N—近場區(qū)長度。
在實際檢測中，超聲波檢測傳感器是整個檢測系統(tǒng)中最重要的設備，本專利設計的傳感器主要是利用帶有曲率的壓電晶片將傳感器發(fā)射的發(fā)散超聲波聚集成具有一定長度小焦點聚焦，利用有效的小的焦點直徑和有效的焦柱長度。在檢測過程中，利用發(fā)射集中的能量集中區(qū)域(焦柱長度L、焦點直徑Ф內(nèi))超聲波聲場檢測缺陷，集中的能量在缺陷表面獲得更大的缺陷反射能量，在示波器上獲得較高的缺陷反射波高，以便發(fā)現(xiàn)微小的缺陷。
本實用新型采用的技術方案是：提供一種超聲波檢測傳感器，包含球面壓電晶片，所述球面壓電晶片的曲率半徑為6～10mm，所述球面壓電晶片的外凸面朝向傳感器的超聲波發(fā)射端，所述球面壓電晶片的內(nèi)凹面朝向被檢測零件。
優(yōu)選地，所述球面壓電晶片的厚度為0.6～1mm。
優(yōu)選地，所述球面壓電晶片的材料為鋯鈦酸鉛陶瓷。
優(yōu)選地，所述球面壓電晶片的曲率半徑為8mm，厚度為0.8mm。
本實用新型還提供了一種超聲波檢測系統(tǒng)，所述超聲波檢測系統(tǒng)包含如上所述的超聲波檢測傳感器。
本實用新型的有益效果在于：本實用新型的超聲波檢測傳感器將傳統(tǒng)的平面壓電晶片換成球面壓電晶片，利用球面壓電晶片將發(fā)散聲波匯聚成聚焦聲束，使超聲波能量集中，利用集中的能量發(fā)現(xiàn)細小的缺陷，可以避免由于微小缺陷形成的裂紋源，導致渦輪盤在試車過程中斷裂，提高零件使用的可靠性。傳感器發(fā)射的能量比較集中，檢測缺陷靈敏度高。本實用新型的傳感器的接口連接形式不變，可以與原有檢測儀器相連接，無需更換檢測設備。
附圖說明
圖1是本實用新型一實施例的超聲波檢測傳感器的原理示意圖。
其中，1-球面壓電晶片，2-焦柱。
具體實施方式
為使本實用新型實施的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。下面結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。
在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型保護范圍的限制。
如圖1所示，一種超聲波檢測傳感器，包含球面壓電晶片1，球面壓電晶片1的材料為鋯鈦酸鉛陶瓷，球面壓電晶片1的外凸面朝向傳感器的超聲波發(fā)射端，球面壓電晶片1的內(nèi)凹面朝向被檢測零件。
在本實施例中，球面壓電晶片1的曲率半徑為8mm，厚度為0.8mm?？梢岳斫獾氖?，球面壓電晶片1的曲率半徑還可以根據(jù)實際需要設定，例如，在一個備選實施例中，球面壓電晶片1的曲率半徑為7mm；在另一備選實施例中，球面壓電晶片1的曲率半徑為9mm；球面壓電晶片1的曲率半徑可以在6～10mm之間任意設定。
可以理解的是，球面壓電晶片1的厚度也可以根據(jù)實際情況設定。例如，在一個備選實施例中，球面壓電晶片1的厚度為0.7mm；在另一備選實施例中，球面壓電晶片1的厚度為0.9mm；球面壓電晶片1的厚度可以在0.6～1mm之間任意設定。
本實用新型的超聲波檢測傳感器是利用球面壓電晶片1將超聲波檢測傳感器發(fā)射的能量聚集，形成具有直徑不大于1mm焦點的點聚焦，點聚焦處于焦柱2的范圍內(nèi)，將被測零部件放在焦柱2的位置，在有效的焦柱長度20～30mm內(nèi)利用集中的能量發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有超聲波檢測技術不能發(fā)現(xiàn)的微小缺陷，可以避免由于微小缺陷形成的裂紋源，導致渦輪盤在試車過程中斷裂，提高零件使用的可靠性。傳感器發(fā)射的能量比較集中，檢測缺陷靈敏度高。
本實用新型的關鍵點是利用聲透鏡將傳感器發(fā)射的聲波匯聚成一個小焦點，改變原有的傳感器發(fā)射能量不集中?？梢岳帽緦＠膫鞲衅髋c目前的檢測設備直接連接，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)目前超聲波檢測技術中不能發(fā)現(xiàn)的缺陷。本專利設計的傳感器除對FGH95材料檢測具有優(yōu)勢外，還對粗晶材料超聲波檢測具有很高的信噪比。
本實施例還提供了一種超聲波檢測系統(tǒng)，所述超聲波檢測系統(tǒng)包含如上所述的超聲波檢測傳感器。
最后需要指出的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。