专利名称：一种超声波探头扩散角自动测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波探头性能测试装置，特别是一种超声波探头扩散角自动测
定装置。
背景技术：
常规超声波直探头与斜探头的扩散角测试方法为，首先，在半圆柱体超声校准试块的水平扫查面上人工移动超声波探头，同时观察回波大�。被夭ㄗ畲笫保３痔酵凡欢耸碧酵匪ξ恢梦朐仓宄Ｗ际钥榈陌朐不∶娴闹行奈恢茫蝗缓螅诎朐仓宄Ｗ际钥榈陌朐不∶嫔先斯ひ贫ń邮仗酵罚ㄖ鞑ㄊ蛄讲嗬┥ⅲ越邮盏阶畲蟛ǚ逦鸬阆蛄讲嘁贫ń邮仗酵罚严喽粤槊舳认陆�3dB作为临界角，寻找到半圆弧面上的主波束扩散角边端后，通过半圆弧面上的角度刻度估计得出扩散角的大小。此方法检测效率较低，一方面人工移动超声波探头寻找最大回波波峰位置速度较慢，且固定超声波探头时存在一定误差，另一方面人工移动超声波接收探头效率较低，而且人工判断存在误差。
发明内容
本发明的目的在于，为了提高超声波探头扩散角的测定效率，研制了 一种超声波探头扩散角自动测定装置，采用机械传动装置控制移动超声波探头，同时采用超声波阵列弧形探头接收超声回波，快速检测出超声波主波束扩散角两个边端之间的距离，精确计算出扩散角大小。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种超声波探头扩散角自动测定装置，包括超声波阵列弧形探头、探头夹持架、滑轨、机械传动装置、半圆柱体超声校准试块。所述探头夹持架固定在滑轨上；所述滑轨固定在机械传动装置上，滑轨平行于半圆柱体超声校准试块上的水平扫查面；所述机械传动装置与探头夹持架机械连接，机械传动装置控制探头夹持架的移动。所述超声波阵列弧形探头由多个压电陶瓷晶片组成，多个压电陶瓷晶片紧密排列分布在超声波阵列弧形探头的内圆弧形探测面上；超声波阵列弧形探头的内圆弧形探测面的半径、宽度与半圆柱体超声校准试块中的半圆弧面的半径、宽度相同，超声波阵列弧形探头的内圆弧形探测面的弧长与压电陶瓷晶片的数量根据超声检测精度要求确定，当内圆弧探测面的弧长越大、压电陶瓷晶片的数量越多时，检测精度越高。所述探头夹持架采用固体非金属材料，例如硬橡胶或硬塑料，探头夹持架中有夹持间距调节器。所述滑轨采用耐磨材料，例如铬轴承钢。测定过程中，超声波探头耦合在半圆柱体超声校准试块的水平扫查面上，探头夹持架夹住超声波探头，超声波探头连接到多通道超声检测仪的单通道探头接口上；机械传动装置连接到多通道超声检测仪的I/o接口 ；超声波阵列弧形探头连接到多通道超声检测仪的多通道探头接口。开启多通道超声检测仪，超声检测仪激励超声波探头，同时向机械传动装置发送启动信号，机械传动装置控制探头夹持架在滑轨上移动，超声波探头沿着半圆柱体超声校准试块的水平扫查面移动，当超声波探头接收到最大回波时刻，多通道超声检测仪向机械传动装置发送信号，机械传动装置精确控制超声波探头移动至接收到最大回波时的位置处，而后停止移动。根据已知的被测超声波探头的入射角，将超声波阵列弧形探头耦合到半圆柱体超声校准试块半圆弧面上的相应角度位置处，此时，超声波探头发射的超声波主波束将由超声波阵列弧形探头接收，超声波阵列弧形探头中的每个压电陶瓷晶片接收的信号传输至多通道超声检测仪中，并在与之对应的各个检测通道信号显示框中显示输出。此时，超声波阵列弧形探头中的一个压电陶瓷晶片将接收到最大超声波信号，在它的两边，将各有一个压电陶瓷晶片接收到低于最大超声波信号3dB的超声波信号，根据这两个压电陶瓷晶片的已知的几何尺寸关系即可精确计算出扩散角大小。本发明的有益效果是，一种超声波探头扩散角自动测定装置，通过机械传动装置快速精确移动超声波探头，利用超声波阵列弧形探头接收超声波，快速确定扩散角的两个边端，根据超声波阵列弧形探头中压电陶瓷晶片的尺寸几何关系计算出扩散角大�。蟠蠼档图觳馕蟛睿岣吡斯ぷ餍剩视糜诟髦殖ㄖ碧酵酚胄碧酵返睦┥⒔遣舛üぷ鳌Ｒ韵陆岷鲜凳├员痉⒚髯鹘徊剿得�。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的测定装置平面示意图。图2是本发明实施例的测定装置三维示意图。图3是本发明实施例的测定装置中的超声波阵列弧形探头示意图。图4是本发明实施例的超声波直探头测定过程示意图。图5是本发明实施例的超声波斜探头测定过程示意图。图中，1.超声波阵列弧形探头，2.探头夹持架，3.滑轨，4.机械传动装置，5.半圆柱体超声校准试块，6.超声波直探头，7.超声波斜探头，8.超声波主波束，10.压电陶瓷晶片，20.夹持间距调节器，IOmax.接收到最大超声波信号的压电陶瓷晶片，10_3dB.接收到低于最大超声波信号3dB的超声波信号的压电陶瓷晶片，β·扩散角。
具体实施例方式在图1、2、3所示的实施例中，一种超声波探头扩散角自动测定装置，包括超声波阵列弧形探头1、探头夹持架2、滑轨3、机械传动装置4、半圆柱体超声校准试块5。所述探头夹持架2固定在滑轨3上；所述滑轨3固定在机械传动装置4上，滑轨3平行于半圆柱体超声校准试块5上的水平扫查面；所述机械传动装置4与探头夹持架2机械连接，机械传动装置4控制探头夹持架2的移动。所述超声波阵列弧形探头I由多个压电陶瓷晶片10组成，多个压电陶瓷晶片10紧密排列分布在超声波阵列弧形探头I的内圆弧形探测面上；超声波阵列弧形探头I的内圆弧形探测面的半径、宽度与半圆柱体超声校准试块5中的半圆弧面的半径、宽度相同，超声波阵列弧形探头I的内圆弧形探测面的弧长与压电陶瓷晶片10的数量根据超声检测精度要求确定，当内圆弧探测面的弧长越大、压电陶瓷晶片10的数量越多时，检测精度越高。所述探头夹持架2采用固体非金属材料，例如硬橡胶或硬塑料，探头夹持架2中有夹持间距调节器20。所述滑3轨采用耐磨材料，例如铬轴承钢。
在图4所示实施例的超声波直探头测定过程中，超声波直探头6耦合在半圆柱体超声校准试块5的水平扫查面上，探头夹持架2夹住超声波直探头6，超声波直探头6连接到多通道超声检测仪的单通道探头接口上；机械传动装置4连接到多通道超声检测仪的I/O接口 ；超声波阵列弧形探头I连接到多通道超声检测仪的多通道探头接口。开启多通道超声检测仪，超声检测仪激励超声波直探头6，同时向机械传动装置4发送启动信号，机械传动装置4控制探头夹持架2在滑轨3上移动，超声波直探头6沿着半圆柱体超声校准试块5的水平扫查面移动，当超声波直探头6接收到最大回波时刻，多通道超声检测仪向机械传动装置4发送信号，机械传动装置4精确控制超声波直探头6移动至接收到最大回波时的位置处，而后停止移动。超声波直探头6的入射角与入射面垂直，将超声波阵列弧形探头I耦合到半圆柱体超声校准试块5半圆弧面中间位置处，此时，超声波直探头6发射的超声波主波束8将由超声波阵列弧形探头I接收，超声波阵列弧形探头I中的每个压电陶瓷晶片10接收的信号传输至多通道超声检测仪中，并在与之对应的各个检测通道信号显示框中显示输出。此时，超声波阵列弧形探头I中的一个压电陶瓷晶片IOmax将接收到最大超声波信号，在它的两边，将各有一个压电陶瓷晶片10_3dB接收到低于最大超声波信号3dB的超声波信号，根据这两个压电陶瓷晶片10_3dB的已知的几何尺寸关系即可精确计算出扩散角β大小。在图5所示实施例的超声波斜探头测定过程中，与图4所示的超声波直探头测定过程不同之处在于，测定入射角为45度的超声波斜探头7的扩散角β，因被测超声波斜探头7的入射角为45度，所以将超声波阵列弧形探头I耦合到半圆柱体超声校准试块5半圆弧面上的45度角刻度位置处，此时，超声波斜探头7发射的超声波主波束8将由超声波阵列弧形探头I接收，超声波阵列弧形探头I中的每个压电陶瓷晶片10接收的信号传输至多通道超声检测仪中，并在与之对应的各个检测通道信号显示框中显示输出。此时，超声波阵列弧形探头I中的一个压电陶瓷晶片IOmax将接收到最大超声波信号，在它的两边，将各有一个压电陶瓷晶片10_3dB接收到低于最大超声波信号3dB的超声波信号，根据这两个压电陶瓷晶片10_3dB的已知的几何尺寸关系即可精确计算出扩散角β大小。上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种超声波探头扩散角自动测定装置，但本发明并不局限于实施例，应当理解，在不脱离本发明的范围内，可以对上述实施例做出多种组合及改变。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种超声波探头扩散角自动测定装置，包括超声波阵列弧形探头、探头夹持架、滑轨、机械传动装置、半圆柱体超声校准试块，其特征在于所述探头夹持架固定在滑轨上； 所述滑轨固定在机械传动装置上，滑轨平行于半圆柱体超声校准试块上的水平扫查面；所述机械传动装置与探头夹持架机械连接。
2.根据权利要求1所述的一种超声波探头扩散角自动测定装置，其特征在于所述超声波阵列弧形探头由多个压电陶瓷晶片组成，多个压电陶瓷晶片紧密排列分布在超声波阵列弧形探头的内圆弧形探测面上；超声波阵列弧形探头的内圆弧形探测面的半径、宽度与半圆柱体超声校准试块中的半圆弧面的半径、宽度相同。
3.根据权利要求1所述的一种超声波探头扩散角自动测定装置，其特征在于所述探头夹持架采用固体非金属材料，探头夹持架中有夹持间距调节器。
4.根据权利要求1所述的一种超声波探头扩散角自动测定装置，其特征在于所述滑轨采用耐磨材料。
全文摘要
本发明公开了一种超声波探头扩散角自动测定装置，包括超声波阵列弧形探头、探头夹持架、滑轨、机械传动装置、半圆柱体超声校准试块，通过机械传动装置快速精确移动超声波探头，利用超声波阵列弧形探头接收超声波，快速确定扩散角的两个边端，根据超声波阵列弧形探头中压电陶瓷晶片的尺寸几何关系计算出扩散角大�。蟠蠼档图觳馕蟛睿岣吡斯ぷ餍剩视糜诟髦殖ㄖ碧酵酚胄碧酵返睦┥⒔遣舛üぷ�。
文档编号G01N29/30GK103033566SQ20121058932
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者林俊明 申请人:爱德森(厦门)电子有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
