本技術涉及空心軸探傷裝置，具體涉及一種用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置。

背景技術：

1、車軸作為高速動車組的關鍵承載部件，其質(zhì)量狀態(tài)直接關系列車運行安全。高速動力車運行速度快，為減輕軌輪之間的作用力，要盡量減輕車軸質(zhì)量，將車軸設計成空心結(jié)構(gòu)。隨著車軸的空心化進程，對空心軸進行超聲檢測成為檢修體系的重要組成部分。根據(jù)空心車軸的結(jié)構(gòu)特點，一般采用內(nèi)掃查方式檢測空心軸。探頭作為檢測的核心器件，其性能直接影響到檢測結(jié)果的準確性?？招妮S超聲探傷探頭分為兩類，一類是橫波軸向斜射探頭，另一類是徑向直射探頭，分別探測不同類型的缺陷。探傷中通過探頭掃查完成全軸檢測。一般采用多通道探頭和相控陣探頭兩種掃查方式。多通道探頭掃查通常采用螺旋前進方式，但是探頭磨損大，檢測效率低。相控陣探頭可分為兩種形式，一種采用相控陣探頭代替多通道探頭，由于相控陣探頭可以實現(xiàn)周向扇掃，具有較大的覆蓋角度，通常采用周向步進的方式進行軸向掃查，探頭磨損相對較小，效率有所提高，但仍需要多次軸向掃查實現(xiàn)全軸探傷。另一種為二維環(huán)形相控陣探頭，理論上采用一個探頭可以實現(xiàn)聲束直射和斜射檢測，檢測效率也高，但是實際中實現(xiàn)難度極高，目前沒有可以用于試驗或生產(chǎn)的任何產(chǎn)品報道。為了滿足實際生產(chǎn)中的高效率檢測，仍可采用環(huán)形相控陣探頭實現(xiàn)軸向一次掃查完成全軸探傷。由于空心軸內(nèi)部空間較小，環(huán)形相控陣探頭的陣元多達幾百個，給該探頭的結(jié)構(gòu)設計帶來較大困難。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的在于提供一種用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，提高空心車軸超聲波探傷的可靠性和探傷效率，以解決上述背景技術中存在的至少一項技術問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術方案：

3、本實用新型提供一種用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，包括：一個環(huán)形相控陣直探頭、包含l型高密度信號插頭的一對環(huán)形相控陣斜射探頭、l型高密度信號插座、一個輸油嘴以及一對密封圈；其中，

4、所述環(huán)形相控陣直射探頭包括由矩形晶片陣元組成的環(huán)形晶片陣列和用于與斜射探頭對接的第一接插件組件；

5、所述環(huán)形相控陣斜射探頭包括一對環(huán)狀錐形晶片陣列、一對環(huán)形楔塊、用于與直射探頭對接的第二接插件組件和l型高密度信號插頭；

6、所述l型高密度信號插座包括一個含有進油口的l型半圓柱殼體、若干插座和一塊矩形電路板。

7、可選的，所述接插件組件包括第一圓形電路板、若干插頭、第一圓環(huán)殼體；所述若干插頭呈等邊多邊形焊接在圓形電路板上，所述圓形電路板固定在圓環(huán)殼體上，安裝在環(huán)形相控陣直射探頭的尾部。

8、可選的，所述矩形晶片陣元在環(huán)形圓周上均勻排列，每個陣元的信號線與地線均焊接在圓形電路板正面。

9、可選的，所述環(huán)狀錐形晶片陣列中的每一個晶片陣元均是梯形，梯形晶片在扇形平面上均勻排列，環(huán)形楔塊的內(nèi)表面為具有一定角度的錐面，將環(huán)狀錐形晶片陣列粘貼其上。

10、可選的，所述第二接插件組件包括第二圓形電路板、若干插座、第二圓環(huán)殼體；所述插座焊接在圓形電路板上；所述圓形電路板背面焊接信號線，并固定在圓環(huán)殼體上，安裝在斜射探頭的頭部。

11、可選的，所述l型高密度信號插頭，包括一個l型半圓柱殼體、若干插頭和一塊矩形電路板；所述矩形電路板的背面焊接探頭信號線，正面均勻焊接若干插頭。

12、可選的，所述含有進油口的l型半圓柱殼體用于固定矩形電路板，并與環(huán)形相控陣斜射探頭的l型半圓柱殼體形成封閉的圓柱體。

13、可選的，所述若干插座均勻焊接在矩形電路板的正面，其數(shù)量與l型高密度信號插頭數(shù)量一致，且與插頭在矩形電路板上的分布相同，插座與插頭一一對應插接。

14、可選的，所述組合探頭的l型高密度信號插座尾部安裝一個輸油嘴，并設置密封圈和進油口，在直射探頭的頭部設置出油口和密封圈。

15、可選的，組合探頭的柱面外徑一致且略小于空心車軸內(nèi)徑，以保證在探頭外表面與被測車軸內(nèi)表面之間形成穩(wěn)定的油膜。

16、本實用新型有益效果：直射探頭和斜射探頭采用車軸截面接插件對接方式連接，可以自由更換，當任意探頭出現(xiàn)故障時，只需更換故障探頭即可，大大降低了維修和使用成本；設計l型高密度信號接插件，有效增加了接插件排布面積，實現(xiàn)探頭可更換的接插方式，且結(jié)構(gòu)更加緊湊。

17、本實用新型附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

技術特征：

1.一種用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，其特征在于，包括：一個環(huán)形相控陣直射探頭、包含l型高密度信號插頭的一對環(huán)形相控陣斜射探頭、l型高密度信號插座、一個輸油嘴以及一對密封圈；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，其特征在于，所述接插件組件包括第一圓形電路板、若干插頭、第一圓環(huán)殼體；所述若干插頭呈等邊多邊形焊接在圓形電路板上，所述圓形電路板固定在圓環(huán)殼體上，安裝在環(huán)形相控陣直射探頭的尾部。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，其特征在于，所述矩形晶片陣元在環(huán)形圓周上均勻排列，每個陣元的信號線與地線均焊接在圓形電路板正面。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，其特征在于，所述環(huán)狀錐形晶片陣列中的每一個晶片陣元均是梯形，梯形晶片在扇形平面上均勻排列，環(huán)形楔塊的內(nèi)表面為具有一定角度的錐面，將環(huán)狀錐形晶片陣列粘貼其上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，其特征在于，所述第二接插件組件包括第二圓形電路板、若干插座、第二圓環(huán)殼體；所述插座焊接在圓形電路板上；所述圓形電路板背面焊接信號線，并固定在圓環(huán)殼體上，安裝在斜射探頭的頭部。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，其特征在于，所述l型高密度信號插頭，包括一個l型半圓柱殼體、若干插頭和一塊矩形電路板；所述矩形電路板的背面焊接探頭信號線，正面均勻焊接若干插頭。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，其特征在于，所述含有進油口的l型半圓柱殼體用于固定矩形電路板，并與環(huán)形相控陣斜射探頭的l型半圓柱殼體形成封閉的圓柱體。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，其特征在于，所述若干插座均勻焊接在矩形電路板的正面，其數(shù)量與l型高密度信號插頭數(shù)量一致，且與插頭在矩形電路板上的分布相同，插座與插頭一一對應插接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，其特征在于，所述l型高密度信號插座尾部安裝一個輸油嘴，并設置密封圈和進油口，在直射探頭的頭部設置出油口和密封圈。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，其特征在于，組合探頭的柱面外徑一致且小于空心車軸內(nèi)徑，以在探頭外表面與被測車軸內(nèi)表面之間形成穩(wěn)定的油膜。

技術總結(jié)
本技術提供一種用于空心車軸超聲波探傷的組合相控陣探頭裝置，屬于空心軸探傷裝置技術領域，包括環(huán)形相控陣直探頭、包含L型高密度信號插頭的一對環(huán)形相控陣斜射探頭、L型高密度信號插座、輸油嘴以及一對密封圈；環(huán)形相控陣直射探頭包括環(huán)形晶片陣列和第一接插件組件；環(huán)形相控陣斜射探頭包括一對環(huán)狀錐形晶片陣列、一對環(huán)形楔塊、第二接插件組件和L型高密度信號插頭；L型高密度信號插座包括一個含有進油口的L型半圓柱殼體、若干插座和一塊矩形電路板。本技術當任意探頭出現(xiàn)故障時，只需更換故障探頭即可，大大降低維修和使用成本；L型高密度信號接插件，有效增加了接插件排布面積，實現(xiàn)探頭可更換的接插方式，且結(jié)構(gòu)更加緊湊。

技術研發(fā)人員：王亞平
受保護的技術使用者：北京交通大學
技術研發(fā)日：20240328
技術公布日：2024/12/26