一種自適應(yīng)超聲換能器模組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，特別是一種自適應(yīng)超聲換能器模組。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲檢測(cè)和控制技術(shù)是利用超聲波對(duì)物體進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量，必要時(shí)可以進(jìn)行自動(dòng)控制的技術(shù)。在檢驗(yàn)技術(shù)方面，最為典型的應(yīng)用就是超聲探傷，這也是目前國(guó)際上最為流行、重要的無(wú)損檢測(cè)方法，目前廣泛的應(yīng)用于航空航天、大型船舶、鋼鐵冶金、鐵路交通等領(lǐng)域。然而，要實(shí)現(xiàn)這一目的，其一關(guān)鍵因素就是超聲換能器。
[0003]當(dāng)把一定數(shù)量的砝碼放在某些晶體上時(shí)，在這些晶體的表面會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的電荷，并且所產(chǎn)生電荷的數(shù)量與砝碼的重量成正比。這種現(xiàn)象被稱(chēng)為壓電效應(yīng)，而具有壓電效應(yīng)的材料則被稱(chēng)為壓電材料。利用壓電材料的這種特性，研發(fā)了超聲換能器，并且隨著科技技術(shù)及工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲換能器的性能不斷優(yōu)化，使其能夠有效的實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)的目的。但是目前由于收到超聲換能器自身材料及鋼體外殼的限制，使其自身無(wú)法完美適應(yīng)復(fù)雜的被測(cè)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其檢測(cè)能力下降。
[0004]超聲換能器在進(jìn)行無(wú)算檢測(cè)和測(cè)量時(shí)，需要足量的耦合劑與被測(cè)物體接觸，使其最大化發(fā)揮其性能。目前主要采用向超聲換能器噴射耦合劑的方法，這種方法效率較低，效果也不是很好，使得檢測(cè)效率變低，成本提高。
[0005]由于超聲換能器自身問(wèn)題，使得其存在淺表測(cè)試盲區(qū)，難以對(duì)薄層物體進(jìn)行檢測(cè)，甚至無(wú)法檢測(cè)出淺表可視缺陷，導(dǎo)致檢測(cè)失敗。
[0006]隨著高鐵技術(shù)的不斷發(fā)展及普及，列車(chē)速度不斷提高，車(chē)輪在高速運(yùn)行中受到的沖擊載荷和疲勞載荷也越來(lái)越大，因此必須提供一種行之有效的方法及設(shè)備來(lái)確保第一時(shí)間檢測(cè)出車(chē)輪的狀態(tài)。目前使用較多的方法是壓電超聲和電磁無(wú)損檢測(cè)這兩種方法。壓電超聲檢測(cè)技術(shù)可以很好的檢測(cè)出試件內(nèi)部損傷，但是對(duì)于淺表及表面的缺陷則有一定局限性；而電磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以很好的檢測(cè)出淺表及表面缺陷，但是對(duì)于試件內(nèi)部損傷，則有些鞭長(zhǎng)莫及。為了克服這一缺陷，我們將這兩種技術(shù)融合在一起，可以對(duì)試件進(jìn)行全面的檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自適應(yīng)超聲換能器模組。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)超聲換能器模組，包括上部模塊和連接在上部模塊下方的下部模塊，所述上部模塊由柔性材料層和薄層金屬材料層依次逐層疊加而成，上部模塊內(nèi)設(shè)有一個(gè)以上的超聲波換能器，所述超聲波換能器旁設(shè)有第一耦合通路；所述下部模塊包括固體彈性支架和側(cè)面板，所述固體彈性支架和側(cè)面板內(nèi)部填充有一組蜂窩狀結(jié)構(gòu)彈性材料，所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)彈性材料充盈耦合液后形成與第一耦合通路連通的第二耦合通路。
[0009]所述柔性材料層具有一定的彈性。
[0010]本發(fā)明中，所述超聲波換能器上設(shè)有換能器通孔，用于引出超聲波換能器上的信號(hào)線。
[0011]本發(fā)明中，所述上部模塊側(cè)面設(shè)有上部通孔，用于引出超聲波換能器模組的信號(hào)線。
[0012]本發(fā)明中，所述上部模塊上設(shè)有一個(gè)以上的用于固定柔性材料層和薄層金屬材料層的固定裝置。
[0013]本發(fā)明中，所述超聲波換能器設(shè)有便于固定的翼式結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明中，第一耦合通路和第二耦合通路組合形成內(nèi)置耦合通路。
[0015]本發(fā)明中，所述上部模塊的頂面兩側(cè)設(shè)有定位模塊，便于對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行定位和定向等多功能測(cè)試。
[0016]本發(fā)明中，所述上部模塊頂面兩側(cè)設(shè)有電磁定位模塊，用于檢測(cè)超聲換能器模組所不能檢測(cè)到的盲區(qū)及被測(cè)物體表面缺陷。
[0017]本發(fā)明中，所述超聲波換能器的頂面高度不高于上部模塊的頂面高度，便于積存耦合劑，保證了超聲換能器模組與被測(cè)物體之間良好的耦合。
[0018]本發(fā)明中，所述側(cè)面板上設(shè)有用于填充耦合液的下部通孔。
[0019]有益效果:1、本發(fā)明采用多層柔性復(fù)合疊加組合支架，該支架采用具有一定柔性的柔性材料及薄層金屬材料多層疊加形成，具有一定的形變能力，在檢測(cè)具有曲面、圓弧面等結(jié)構(gòu)時(shí)可以產(chǎn)生微量形變，對(duì)超聲換能器的測(cè)試角度進(jìn)行微調(diào)，獲得最佳檢測(cè)狀態(tài)，能夠更好的與檢測(cè)物體表面接觸，從而達(dá)到更高的檢測(cè)效果。并且該多層柔性復(fù)合疊加組合支架可以在無(wú)需其他恢復(fù)裝置的前提下，為超聲換能器提供足夠的恢復(fù)力，使其恢復(fù)到初始位置及狀態(tài)。
[0020]2、本發(fā)明采用底部蜂窩結(jié)構(gòu)支架，該蜂窩狀結(jié)構(gòu)可以作為耦合劑的儲(chǔ)存池，為上部多層柔性復(fù)合疊加組合支架中的內(nèi)置水路提供耦合劑。并且由于其蜂窩狀結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)超聲換能器所受應(yīng)力變化在前后左右及上下六個(gè)方向自助進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，使得超聲換能器陣列與被測(cè)物體表面完美接觸，實(shí)現(xiàn)高效的檢測(cè)，并且通過(guò)相應(yīng)的調(diào)整也可以降低由被測(cè)物體帶來(lái)的沖擊力。
[0021]3、本發(fā)明中將超聲換能器排成類(lèi)相控陣陣列，利用控制電路，各超聲換能器可以協(xié)調(diào)工作，提高工作效率。同時(shí)，根據(jù)不同檢測(cè)要求，可以將單晶、雙晶、相控陣等不同類(lèi)型、不同結(jié)構(gòu)的超聲換能器插入多層柔性復(fù)合疊加組合支架中，可以滿足不同的應(yīng)用。
[0022]4、本發(fā)明內(nèi)置了耦合通道，可以直接為超聲換能器提供充足的耦合劑。并且當(dāng)超聲換能器工作時(shí)，由于超聲換能器模組受到正面壓力，使得位于模組底部的耦合劑通過(guò)內(nèi)置耦合通道達(dá)到超聲換能器模組表面，形成耦合層。當(dāng)模組表面受到的壓力消失后，耦合劑可以自動(dòng)通過(guò)內(nèi)置通道回流到位于底部的耦合源處。并且當(dāng)超聲換能器模組工作于室外惡劣環(huán)境時(shí)，超聲換能器受溫度影響較大。但是由于本結(jié)構(gòu)的內(nèi)置耦合通道，可以對(duì)超聲換能器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，延長(zhǎng)換能器壽命。
[0023]5、超聲換能器采用嵌入的方式安裝于多層柔性復(fù)合疊加組合支架中，便于安裝。同時(shí)可以選用翼式結(jié)構(gòu)超聲換能器，利用多層柔性復(fù)合疊加組合支架的多層結(jié)構(gòu)，將翼式結(jié)構(gòu)插入多層中，能更好的將超聲換能器固定于多層柔性復(fù)合疊加組合支架中。并且多層柔性復(fù)合疊加組合支架可以通過(guò)固定螺絲分解，便于超聲換能器替換。同時(shí)，根據(jù)不同檢測(cè)要求，可以將單晶、雙晶、相控陣等不同類(lèi)型、不同結(jié)構(gòu)的超聲換能器插入多層柔性復(fù)合疊加組合支架中，可以滿足不同的應(yīng)用。
[0024]6、本發(fā)明中于整體模塊上表面嵌入定位模塊及電磁探測(cè)模塊，可以彌補(bǔ)超聲換能器淺表層盲區(qū)這一缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)檢測(cè)物體全方位檢測(cè)，提高檢測(cè)精度。并且利用定位模塊及電磁探測(cè)模塊及外控制電路，可以對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行定位、定向及速度等多功能測(cè)試。
【附圖說(shuō)明】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述或其他方面的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。
[0026]圖1是本發(fā)明上部模塊俯視圖；
[0027]圖2是本發(fā)明上部模塊側(cè)視圖；