專利名稱：檢測火車輪箍的超聲波探頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于檢測輪箍的超聲波檢測儀器的部件，尤其是涉及一種用于檢測火車輪箍的超聲波無損檢測探頭。
實現(xiàn)本實用新型目的的技術方案是本超聲波探頭具有金屬外殼、接線座、吸聲材料塊、第一延遲塊、第二延遲塊、第一晶片組和第二晶片組；外殼的基本形狀是一無下面板的長方形殼體，該長方形殼體基本由上面板、左面板、前面板、右面板和后面板構成；左面板的下沿和右面板的下沿所確定的一個端面H即為本探頭的基準下端面。接線座固定在外殼上，第一晶片組、第二晶片組與外殼、接線座之間通過相應的導線電連接；第一晶片組粘接固定在第一延遲塊的位于上方的端面上而構成第一發(fā)射接收組件，第二晶片組粘接固定在第二延遲塊的位于上方的端面上而構成第二發(fā)射接收組件；第一發(fā)射接收組件、第二發(fā)射接收組件和吸聲材料塊設置在外殼中，且第一發(fā)射接收組件、第二發(fā)射接收組件通過吸聲材料塊與外殼固定粘接；第一發(fā)射接收組件和第二發(fā)射接收組件按左右方向設置；其結構特點是第一晶片組的壓電晶片的發(fā)射接收面向下向左設置，第二晶片組的壓電晶片的發(fā)射接收面向下向右設置；各延遲塊的設置壓電晶片的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即各發(fā)射接收組件的發(fā)射接收角的度數(shù)α為20度至78度；整個探頭的下端面的形狀是與需測輪箍的徑向外周弧面相對應的圓弧面；壓電晶片的中心至本探頭基準下端面的距離b為5毫米至15毫米。
本實用新型的探頭可以設計成雙側均為單角度發(fā)射的形式，上述第一晶片組和第二晶片組所包括的壓電晶片的數(shù)量均為一片，它們是第一晶片組第一壓電晶片和第二晶片組第一壓電晶片；第一延遲塊和第二延遲塊的形狀基本相對稱；各延遲塊的設置壓電晶片的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面所形成的銳角兩面角的棱與外殼的前面板所在平面互相垂直；第一發(fā)射接收組件的發(fā)射接收角的度數(shù)與第二發(fā)射接收組件的發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為70度至78度、或64至69度、或20至67度；本探頭還具有開關；第一晶片組第一壓電晶片的發(fā)射接收面和第二晶片組第一壓電晶片的發(fā)射接收面通過導線和外殼與接線座的座體電連接；第二晶片組第一壓電晶片的背面通過導線與開關的一個接點電連接，開關的另一個接點通過導線與第一晶片組第一壓電晶片的背面以及接線座的芯線電連接。
本實用新型的探頭可以設計成一側為單角度發(fā)射、另一側為單角度接收的形式，上述第一晶片組和第二晶片組所包括的壓電晶片的數(shù)量均為一片，它們是第一晶片組第一壓電晶片和第二晶片組第一壓電晶片；第一延遲塊和第二延遲塊的形狀基本相對稱；各延遲塊的設置壓電晶片的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面所形成的銳角兩面角的棱與外殼的前面板所在平面互相垂直；第一發(fā)射接收組件的發(fā)射接收角的度數(shù)與第二發(fā)射接收組件的發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其發(fā)射接收角的度數(shù)為70度至78度、或64至69度、或20至67度；本探頭還具有開關；固定在外殼上的接線座有兩個，它們是第一接線座和第二接線座；第一晶片組第一壓電晶片的發(fā)射接收面和第二晶片組第一壓電晶片的發(fā)射接收面通過導線和外殼與第一接線座的座體和第二接線座的座體電連接；第二晶片組第一壓電晶片的背面通過導線與開關的一個接點電連接，開關的另一個接點通過導線與第一接線座的芯線電連接；第一晶片組第一壓電晶片的背面通過導線與第二接線座的芯線電連接。
本實用新型的探頭可以設計成雙側均為雙角度發(fā)射的形式，上述第一晶片組和第二晶片組所包括的壓電晶片的數(shù)量均為兩片，它們是第一晶片組的第一壓電晶片和第二壓電晶片以及第二晶片組的第一壓電晶片和第二壓電晶片；第一延遲塊和第二延遲塊的形狀基本相對稱，各延遲塊設置壓電晶片的端面有兩個，它們按前后方向設置，且分別位于不同的平面內(nèi)；第一延遲塊的設置第一晶片組的第一壓電晶片的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊的設置第二晶片組的第一壓電晶片的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為70度至78度；第一延遲塊的設置第一晶片組的第二壓電晶片的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的中部或內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊的設置第二晶片組的第二壓電晶片的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的中部或內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為64度至69度或20度至67度；上述各兩面角的棱與外殼的前面板所在平面互相垂直；本探頭還具有開關；第一晶片組的第一壓電晶片的發(fā)射接收面和第二壓電晶片的發(fā)射接收面以及第二晶片組的第一壓電晶片的發(fā)射接收面和第二壓電晶片的發(fā)射接收面通過導線和外殼與接線座的座體電連接；第二晶片組的第一壓電晶片的背面和第二壓電晶片的背面通過導線與開關的一個接點電連接，開關的另一個接點通過導線與第一晶片組第一壓電晶片的背面、第二壓電晶片的背面以及接線座的芯線電連接。
本實用新型的探頭可以設計成一側為三角度發(fā)射、另一側為三角度接收的形式，上述第一晶片組和第二晶片組所包括的壓電晶片的數(shù)量均為三片，它們是第一晶片組的第一壓電晶片、第二壓電晶片和第三壓電晶片以及第二晶片組的第一壓電晶片、第二壓電晶片和第三壓電晶片；第一延遲塊和第二延遲塊的形狀基本相對稱；各延遲塊設置壓電晶片的端面有三個，它們按前后方向設置，且分別位于不同的平面內(nèi)；第一延遲塊的設置第一晶片組的第一壓電晶片的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊的設置第二晶片組的第一壓電晶片的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為70度至78度；第一延遲塊的設置第一晶片組的第二壓電晶片的位于中間的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的中部檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊的設置第二晶片組的第二壓電晶片的位于中間的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的中部檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為64度至69度；第一延遲塊的設置第一晶片組的第三壓電晶片的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊的設置第二晶片組的第三壓電晶片的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為20度至67度；上述各兩面角的棱與外殼的前面板所在平面互相垂直；本探頭還具有開關；第一晶片組的第一壓電晶片的發(fā)射接收面、第二壓電晶片的發(fā)射接收面和第三壓電晶片的發(fā)射接收面以及第二晶片組的第一壓電晶片的發(fā)射接收面、第二壓電晶片的發(fā)射接收面和第三壓電晶片的發(fā)射接收面通過導線和外殼與接線座的座體電連接；第二晶片組的第一壓電晶片的背面、第二壓電晶片的背面和第三壓電晶片的背面通過導線與開關的一個接點電連接，開關的另一個接點通過導線與第一晶片組的第一壓電晶片的背面、第二壓電晶片的背面和第三壓電晶片的背面以及接線座的芯線電連接。
本探頭還具有隔聲片，隔聲片設置在外殼中，且位于第一發(fā)射接收組件和第二發(fā)射接收組件的中間。
本實用新型具有積極的效果本實用新型的超聲波探頭在設計時根據(jù)火車輪箍的大小和輪箍輪圈的厚薄選擇發(fā)射接收角的度數(shù)為70度至78度中的一個角度，可以用于對輪箍的徑向圓周外側部位進行檢測。使用時，若以輪箍的軸向設定前后、以垂直于地面的直徑設定輪箍的左右，將探頭的帶有弧度的下端面貼合在火車輪箍的徑向外周弧面上且可位于輪箍前后向的中間，并按探頭的前后面與輪箍的軸向端面相平行放置，在探頭的下端面與輪箍之間滴有用于相互緊密貼合的機油；在接線座上插上與超聲波儀相連接的插頭，打開超聲波儀上的檢測開關后，即可對火車輪箍進行超聲波無損探傷。以雙側均為單角度發(fā)射的探頭為例，在開關斷開的情況下，只有一組發(fā)射接收組件工作，此時，探頭發(fā)出的超聲波經(jīng)過3次反射后仍能對火車輪箍的位于前后向中間的外側部位進行有效探測，對于直徑為1050毫米的火車輪箍，可以探測的范圍達到或接近半圈。若在超聲波的4次波所經(jīng)過范圍內(nèi)若輪箍的位于中間的外側部位無任何缺陷，則在超聲波儀的顯示器中只顯示水平波線；若輪箍的這些部位有缺陷，則超聲波在該缺陷部位所產(chǎn)生的回波即可在超聲波儀顯示出尖峰的波形。若要對位于前端的外側部位或位于后端的外側部位進行檢測，只須前后轉動探頭約1至3度即可檢測接近半圈的外側部位，當向后轉動探頭后，本探頭所發(fā)出的超聲波還可對輪沿部分進行檢測。該探頭使用時還可相對于輪箍的徑向外周弧面進行滑動，在相對滑動中對輪箍進行無損超聲波檢測；當本實用新型的超聲波探頭設計時根據(jù)火車輪箍的大小和輪箍輪圈的厚薄選擇發(fā)射接收角的度數(shù)為64度至69度中的一個角度時，可以對輪箍的中間部分進行檢測。當本實用新型的超聲波探頭設計時根據(jù)火車輪箍的大小和輪箍輪圈的厚薄選擇發(fā)射接收角的度數(shù)為20度至67度中的一個角度時、可以對輪箍的徑向圓周內(nèi)側部位進行檢測。由此可知，本實用新型的探頭檢測時，掃射范圍大、并保持超聲波檢測準確的優(yōu)點，因而省時、省力，當上述雙側單角度發(fā)射的探頭，在開關接通的情況下，兩組發(fā)射接收組件同時工作，更加省時省力。本實用新型除實施例所舉例的探頭外，還可根據(jù)本實用新型的原理設計出其他形式的探頭。這些探頭與相應的超聲波儀配合使用時，均能達到省時省力的效果，若將幾種形式的探頭配合使用，可以達到更佳效果。例如，先以三發(fā)三收的探頭進行檢測時，打開開關，只要在相距一定角度(例如90度)的兩個位置之間進行滑動檢測，再轉動探頭的前后方向在該兩個位置之間進行滑動檢測，即可對整個輪箍進行無損超聲波探傷，若無缺陷，再復測一次即完成了對一個輪箍的檢測，既可進行下一個輪箍的檢測；若有缺陷，則關斷開關從示波儀是否存在缺陷尖峰而斷定是左右側的哪一側發(fā)生缺陷；再用不同發(fā)射接收角度的雙側單角度發(fā)射的探頭確定缺陷是位于何部位，以便進行后續(xù)處理。本實用新型不僅可以用于檢測火車輪箍，也可以用于其它裝備或運輸工具的輪箍的檢測，具有較為廣闊的應用前景。


圖1-1為本實用新型外殼以及外殼上固定有接線座的立體示意圖。
圖2為
圖1所示結構的探頭所采用的發(fā)射超聲波的角度是用于檢測輪箍外側部位損傷情況的示意圖。
圖3為
圖1所示結構的探頭所采用的發(fā)射超聲波的角度是用于檢測輪箍中間部位損傷情況的示意圖。
圖4為
圖1所示結構的探頭所采用的發(fā)射超聲波的角度是用于檢測輪箍內(nèi)側部位損傷情況的示意圖。
圖5為本實用新型一側單角度發(fā)射另一側單角度接收探頭的結構示意圖。
圖6為圖5所示結構的探頭發(fā)射和接收超聲波的示意圖，圖中所示的發(fā)射接收角度的超聲波用于檢測輪箍外側部位的損傷情況。
圖7為本實用新型雙側雙角度發(fā)射探頭的結構示意圖。
圖8為圖7所示結構的探頭發(fā)射超聲波的示意圖，圖中所示的發(fā)射角度的超聲波用于檢測輪箍外側部位以及內(nèi)側部位的損傷情況。
圖9為本實用新型一側三角度發(fā)射另一側為三角度接收探頭的結構示意圖。
圖10為圖9所示結構的探頭發(fā)射和接收超聲波的示意圖，圖中所示的發(fā)射接收角度的超聲波用于檢測輪箍外側部位、中間部位以及內(nèi)側部位的損傷情況。
見
圖1-1，外殼11為鋁制，其基本形狀是一無下面板的長方形殼體，該長方形殼體11基本由上面板11-1、左面板11-2、前面板11-3、右面板11-4和后面板構成。外殼11的左面板11-2的下沿和右面板11-4的下沿所確定的一個端面H即為本探頭的基準下端面。接線座12的外殼為鋁殼，內(nèi)部裝有芯線座。
第一延遲塊3和第二延遲塊4用航空有機玻璃制成，第一延遲塊3和第二延遲塊4的形狀基本相對稱，均為四棱柱體。第一晶片組5的第一壓電晶片和第二晶片組6的第一壓電晶片均選用高鈦酸鉛壓電陶瓷片PT6。
仍見
圖1，第一晶片組5的第一壓電晶片粘接固定在第一延遲塊3的位于上方的端面上、且導線從壓電晶片的兩個極性面引出而構成第一發(fā)射接收組件；第二晶片組6的第一壓電晶片粘接固定在第二延遲塊4的位于上方的端面上、且導線從壓電晶片的兩個極性面引出而構成第二發(fā)射接收組件。第一晶片組第一壓電晶片51的作為發(fā)射接收面的極性面和第二晶片組第一壓電晶片61的作為發(fā)射接收面的極性面通過導線71和外殼11與接線座12的座體電連接；第二晶片組第一壓電晶片61的作為背面的極性面通過導線72與開關8的一個接點電連接，開關8的另一個接點通過導線73與第一晶片組第一壓電晶片51的作為背面的極性面以及接線座12的芯線電連接。
第一發(fā)射接收組件、第二發(fā)射接收組件、橡膠類材料制成的隔聲片2設置在外殼11中，且第一發(fā)射接收組件和第二發(fā)射接收組件按左右方向設置，隔聲片2設置在第一發(fā)射接收組件和第二發(fā)射接收組件中間；使第一晶片組5的第一壓電晶片的發(fā)射接收面向下向左設置，第二晶片組6的第一壓電晶片的發(fā)射接收面向下向右設置；用以環(huán)氧樹脂為主要成分的吸聲材料封裝，使外殼11內(nèi)各部件固定連為一體并與外殼11固定連接，吸聲材料固化后成為吸聲材料塊13。壓電晶片的中心至本探頭基準下端面的距離b為10毫米。接線座12的殼體焊接固定在外殼11上。
各延遲塊的設置壓電晶片的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即相應的發(fā)射接收組件發(fā)射接收角的度數(shù)α。對于每一個具體探頭來說其各個發(fā)射接收組件的發(fā)射接收角的度數(shù)為一確定數(shù)值，可以在20度至78度的范圍內(nèi)選擇。若主要對火車輪箍的徑向圓周外側部位進行檢測，則在70度至78度的范圍內(nèi)，根據(jù)火車輪箍的大小和輪箍輪圈的厚薄選擇其中的一個數(shù)值作為發(fā)射接收角，而得到本實用新型的超聲波探頭10。若主要對火車輪箍的中間部分進行檢測，則在64度至69度的范圍內(nèi)，根據(jù)火車輪箍的大小和輪箍輪圈的厚薄選擇其中的一個數(shù)值作為發(fā)射接收角，而得到本實用新型的超聲波探頭20。若要對火車輪箍的徑向圓周內(nèi)側部位進行檢測，則在20度至67度的范圍內(nèi)，根據(jù)火車輪箍的大小和輪箍輪圈的厚薄選擇其中的一個數(shù)值作為發(fā)射接收角，而得到本實用新型的超聲波探頭30。
為適應火車輪箍徑向圓周面的弧度，本探頭在安裝完成后，還需進行底部的磨平，使本探頭的下端面先成為基準下端面，再通過機加工使本探頭的下端面的形狀成為與需測輪箍的徑向外周弧面相對應的圓弧面。
見圖2，本實施例中的超聲波探頭10用于對火車輪箍9的徑向圓周外側部位進行檢測時，若以輪箍的軸向設定前后、以垂直于地面的直徑設定輪箍的左右，將探頭的帶有弧度的下端面貼合在火車輪箍的徑向外周弧面上且可位于輪箍前后向的中間，并按探頭的前后面與輪箍的軸向端面相平行放置，在探頭的下端面與輪箍之間滴有用于相互緊密貼合的機油；在接線座上插上與超聲波儀相連接的插頭，打開超聲波儀上的檢測開關后，即可對火車輪箍進行超聲波無損探傷。在開關斷開的情況下，只有一組發(fā)射接收組件工作，此時，探頭發(fā)出的超聲波經(jīng)過3次反射后仍能對火車輪箍的位于前后向中間的外側部位進行有效探測，對于直徑為1050毫米的火車輪箍，可以探測的范圍達到或接近半圈。若在超聲波的4次波所經(jīng)過范圍內(nèi)若輪箍的位于中間的外側部位無任何缺陷，則在超聲波儀的顯示器中只顯示水平波線；若輪箍的這些部位有缺陷，則超聲波在該缺陷部位所產(chǎn)生的回波即可在超聲波儀顯示出尖峰的波形。若要對位于前端的外側部位或位于后端的外側部位進行檢測，只須前后轉動探頭約1至3度即可檢測接近半圈的外側部位，當向后轉動探頭后，本探頭所發(fā)出的超聲波還可對輪沿部分91進行檢測。該探頭使用時還可相對于輪箍的徑向外周弧面進行滑動，在相對滑動中對輪箍進行無損超聲波檢測。在開關接通的情況下，兩組發(fā)射接收組件同時工作，掃射的范圍更大。
圖3給出了本實施例中的超聲波探頭20用于對火車輪箍9的中間部分進行檢測工作時的示意圖，其中的開關8處于接通狀態(tài)。圖4給出了本實施例中的超聲波探頭30用于對火車輪箍9的徑向圓周內(nèi)側部位進行檢測工作時的示意圖，開關8處于斷開狀態(tài)。
(實施例2)見圖5，本實施例的其余部分與實施例1相同，不同之處在于本實施例中固定在外殼11上的接線座12有兩個，它們是第一接線座121和第二接線座122；第一晶片組第一壓電晶片51的發(fā)射接收面和第二晶片組第一壓電晶片61的發(fā)射接收面通過導線71和外殼11與第一接線座121的座體和第二接線座122的座體電連接；第二晶片組第一壓電晶片61的背面通過導線72與開關8的一個接點電連接，開關8的另一個接點通過導線73與第一接線座121的芯線電連接；第一晶片組第一壓電晶片51的背面通過導線74與第二接線座122的芯線電連接，從而構成本實施例的超聲波探頭40。
本實施例的超聲波探頭40的壓電晶片的發(fā)射接收角使用時，將超聲波儀的輸出接頭與本實施例中的第二接線座122插接，將超聲波儀的輸入接頭與本實施例中的第一接線座121插接，使開關8處于接通狀態(tài)。
見圖6，本實施例中的第二接線座122將超聲波儀的信號傳遞給第一發(fā)射接收組件中的壓電晶片，壓電晶片在電信號的作用下進行震蕩而產(chǎn)生超聲波，因為壓電晶片的背面與吸聲材料塊相接觸，故超聲波的主聲波由壓電晶片的發(fā)射接收面沿圖中箭頭所示方向發(fā)出；隔聲片2可以對超聲波的一些次波進行阻擋。超聲波通過延遲塊后，一些較弱的雜波被吸收，經(jīng)涂覆于探頭與輪箍之間的機油或者水的偶合進入輪箍9之中，經(jīng)過7次反射到達第二發(fā)射接收組件的壓電晶片，信號由第一接線座121傳遞給超聲波儀。在超聲波的所經(jīng)過范圍內(nèi)若輪箍的外側部位無任何缺陷，則在超聲波儀的顯示器中只顯示水平波線；若輪箍9的這些部位有缺陷，則超聲波在該缺陷部的傳遞產(chǎn)生阻礙和回波，則在超聲波儀顯示出尖峰的波形。
(實施例3)見圖7，本實施例的其余部分與實施例1相同，不同之處在于第一晶片組5和第二晶片組6所包括的壓電晶片的數(shù)量均為兩片，它們是第一晶片組5的第一壓電晶片51和第二壓電晶片52以及第二晶片組6的第一壓電晶片61和第二壓電晶片62；第一延遲塊3和第二延遲塊4的形狀基本相對稱，各延遲塊設置壓電晶片的端面有兩個，它們按前后方向設置，且分別位于不同的平面內(nèi)；第一延遲塊3的設置第一晶片組5的第一壓電晶片51的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊4的設置第二晶片組6的第一壓電晶片61的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為70度至78度；第一延遲塊3的設置第一晶片組5的第二壓電晶片52的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊4的設置第二晶片組6的第二壓電晶片62的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為20度至67度；上述各兩面角的棱與外殼11的前面板11-3所在平面互相垂直。
第一晶片組5的第一壓電晶片51的發(fā)射接收面和第二壓電晶片52的發(fā)射接收面以及第二晶片組6的第一壓電晶片61的發(fā)射接收面和第二壓電晶片62的發(fā)射接收面通過導線71和外殼11與接線座12的座體電連接；第二晶片組6的第一壓電晶片61的背面和第二壓電晶片62的背面通過導線72與開關8的一個接點電連接，開關8的另一個接點通過導線73與第一晶片組5第一壓電晶片51的背面、第二壓電晶片52的背面以及接線座12的芯線電連接，從而構成本實施例的超聲波探頭50。
見圖8，本實施例的超聲波探頭50是兩側均為雙角度發(fā)射的探頭，使用時可接通開關8，若在超聲波的4次波所經(jīng)過范圍內(nèi)若輪箍9的外側部位和內(nèi)側部位無任何缺陷，則在超聲波儀的顯示器中只顯示水平波線；若輪箍的這些部位有缺陷，則超聲波在該缺陷部位所產(chǎn)生的回波即可在超聲波儀顯示出尖峰的波形。
(實施例4)見圖9，其余與實施例1相同，不同之處在于第一晶片組5和第二晶片組6所包括的壓電晶片的數(shù)量均為三片，它們是第一晶片組5的第一壓電晶片51、第二壓電晶片52和第三壓電晶片53以及第二晶片組6的第一壓電晶片61、第二壓電晶片62和第三壓電晶片63；第一延遲塊3和第二延遲塊4的形狀基本相對稱；各延遲塊設置壓電晶片的端面有三個，它們按前后方向設置，且分別位于不同的平面內(nèi)；第一延遲塊3的設置第一晶片組5的第一壓電晶片51的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊4的設置第二晶片組6的第一壓電晶片61的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為70度至78度；第一延遲塊3的設置第一晶片組5的第二壓電晶片52的位于中間的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的中部檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊4的設置第二晶片組6的第二壓電晶片62的位于中間的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的中部檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為64度至69度；第一延遲塊3的設置第一晶片組5的第三壓電晶片53的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊4的設置第二晶片組6的第三壓電晶片63的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為20度至67度；上述各兩面角的棱與外殼11的前面板11-3所在平面互相垂直。
第一晶片組5的第一壓電晶片51的發(fā)射接收面、第二壓電晶片52的發(fā)射接收面和第三壓電晶片53的發(fā)射接收面以及第二晶片組6的第一壓電晶片61的發(fā)射接收面、第二壓電晶片62的發(fā)射接收面和第三壓電晶片63的發(fā)射接收面通過導線71和外殼11與接線座12的座體電連接；第二晶片組6的第一壓電晶片61的背面、第二壓電晶片62的背面和第三壓電晶片63的背面通過導線72與開關8的一個接點電連接，開關8的另一個接點通過導線73與第一晶片組5的第一壓電晶片51的背面、第二壓電晶片52的背面和第三壓電晶片53的背面以及接線座12的芯線電連接，從而構成本實施例的超聲波探頭60。
見
圖10，本實施例的超聲波探頭60是一側為三角度發(fā)射、另一側為三角度接收的探頭。使用時，可接通開關8，第一晶片組5的第一壓電晶片51所發(fā)射的主要用于檢測火車輪箍的徑向圓周外側部位的超聲波，經(jīng)過7次反射到達第二晶片組6的第一壓電晶片61，信號由接線座12傳遞給超聲波儀；第一晶片組5的第二壓電晶片52所發(fā)射的主要用于檢測火車輪箍的中間部位的超聲波，經(jīng)過5次反射到達第二晶片組6的第二壓電晶片62，信號由接線座12傳遞給超聲波儀；第一晶片組5的第三壓電晶片53所發(fā)射的主要用于檢測火車輪箍的徑向圓周內(nèi)側部位的超聲波，經(jīng)過3次反射到達第二晶片組6的第三壓電晶片63，信號由接線座12傳遞給超聲波儀。在超聲波的所經(jīng)過范圍內(nèi)若輪箍9的外側部位無任何缺陷，則在超聲波儀的顯示器中只顯示水平波線；若輪箍的這些部位有缺陷，則超聲波在該缺陷部的傳遞產(chǎn)生阻礙和回波，則在超聲波儀顯示出尖峰的波形。
權利要求1.一種檢測火車輪箍的超聲波探頭，具有金屬外殼(11)、接線座(12)、吸聲材料塊(13)、第一延遲塊(3)、第二延遲塊(4)、第一晶片組(5)和第二晶片組(6)；外殼(11)的基本形狀是一無下面板的長方形殼體，該長方形殼體(11)基本由上面板(11-1)、左面板(11-2)、前面板(11-3)、右面板(11-4)和后面板構成；接線座(12)固定在外殼(11)上，第一晶片組(5)、第二晶片組(6)與外殼(11)、接線座(12)之間通過相應的導線電連接；第一晶片組(5)粘接固定在第一延遲塊(3)的位于上方的端面上而構成第一發(fā)射接收組件，第二晶片組(6)粘接固定在第二延遲塊(4)的位于上方的端面上而構成第二發(fā)射接收組件；第一發(fā)射接收組件、第二發(fā)射接收組件和吸聲材料塊(13)設置在外殼(11)中，且第一發(fā)射接收組件、第二發(fā)射接收組件通過吸聲材料塊(13)與外殼(11)固定粘接；第一發(fā)射接收組件和第二發(fā)射接收組件按左右方向設置；其特征在于第一晶片組(5)的壓電晶片的發(fā)射接收面向下向左設置，第二晶片組(6)的壓電晶片的發(fā)射接收面向下向右設置；各延遲塊的設置壓電晶片的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即各發(fā)射接收組件的發(fā)射接收角的度數(shù)α為20度至78度；整個探頭的下端面的形狀是與需測輪箍的徑向外周弧面相對應的圓弧面；壓電晶片的中心至本探頭基準下端面的距離b為5毫米至15毫米。
2.根據(jù)權利要求1所述的檢測火車輪箍的超聲波探頭，其特征在于第一晶片組(5)和第二晶片組(6)所包括的壓電晶片的數(shù)量均為一片，它們是第一晶片組第一壓電晶片(51)和第二晶片組第一壓電晶片(61)；第一延遲塊(3)和第二延遲塊(4)的形狀基本相對稱；各延遲塊的設置壓電晶片的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面所形成的銳角兩面角的棱與外殼(11)的前面板(11-3)所在平面互相垂直；第一發(fā)射接收組件的發(fā)射接收角的度數(shù)與第二發(fā)射接收組件的發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為70度至78度、或64至69度、或20至67度；本探頭還具有開關(8)；第一晶片組第一壓電晶片(51)的發(fā)射接收面和第二晶片組第一壓電晶片(61)的發(fā)射接收面通過導線(71)和外殼(11)與接線座(12)的座體電連接；第二晶片組第一壓電晶片(61)的背面通過導線(72)與開關(8)的一個接點電連接，開關(8)的另一個接點通過導線(73)與第一晶片組第一壓電晶片(51)的背面以及接線座(12)的芯線電連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的檢測火車輪箍的超聲波探頭，其特征在于第一晶片組(5)和第二晶片組(6)所包括的壓電晶片的數(shù)量均為一片，它們是第一晶片組第一壓電晶片(51)和第二晶片組第一壓電晶片(61)；第一延遲塊(3)和第二延遲塊(4)的形狀基本相對稱；各延遲塊的設置壓電晶片的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面所形成的銳角兩面角的棱與外殼(11)的前面板(11-3)所在平面互相垂直；第一發(fā)射接收組件的發(fā)射接收角的度數(shù)與第二發(fā)射接收組件的發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其發(fā)射接收角的度數(shù)為70度至78度、或64至69度、或20至67度；本探頭還具有開關(8)；固定在外殼(11)上的接線座(12)有兩個，它們是第一接線座(121)和第二接線座(122)；第一晶片組第一壓電晶片(51)的發(fā)射接收面和第二晶片組第一壓電晶片(61)的發(fā)射接收面通過導線(71)和外殼(11)與第一接線座(121)的座體和第二接線座(122)的座體電連接；第二晶片組第一壓電晶片(61)的背面通過導線(72)與開關(8)的一個接點電連接，開關(8)的另一個接點通過導線(73)與第一接線座(121)的芯線電連接；第一晶片組第一壓電晶片(51)的背面通過導線(74)與第二接線座(122)的芯線電連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的檢測火車輪箍的超聲波探頭，其特征在于第一晶片組(5)和第二晶片組(6)所包括的壓電晶片的數(shù)量均為兩片，它們是第一晶片組(5)的第一壓電晶片(51)和第二壓電晶片(52)以及第二晶片組(6)的第一壓電晶片(61)和第二壓電晶片(62)；第一延遲塊(3)和第二延遲塊(4)的形狀基本相對稱，各延遲塊設置壓電晶片的端面有兩個，它們按前后方向設置，且分別位于不同的平面內(nèi)；第一延遲塊(3)的設置第一晶片組(5)的第一壓電晶片(51)的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊(4)的設置第二晶片組(6)的第一壓電晶片(61)的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為70度至78度；第一延遲塊(3)的設置第一晶片組(5)的第二壓電晶片(52)的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的中部或內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊(4)的設置第二晶片組(6)的第二壓電晶片(62)的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的中部或內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為64度至69度或20度至67度；上述各兩面角的棱與外殼(11)的前面板(11-3)所在平面互相垂直；本探頭還具有開關(8)；第一晶片組(5)的第一壓電晶片(51)的發(fā)射接收面和第二壓電晶片(52)的發(fā)射接收面以及第二晶片組(6)的第一壓電晶片(61)的發(fā)射接收面和第二壓電晶片(62)的發(fā)射接收面通過導線(71)和外殼(11)與接線座(12)的座體電連接；第二晶片組(6)的第一壓電晶片(61)的背面和第二壓電晶片(62)的背面通過導線(72)與開關(8)的一個接點電連接，開關(8)的另一個接點通過導線(73)與第一晶片組(5)第一壓電晶片(51)的背面、第二壓電晶片(52)的背面以及接線座(12)的芯線電連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的檢測火車輪箍的超聲波探頭，其特征在于第一晶片組(5)和第二晶片組(6)所包括的壓電晶片的數(shù)量均為三片，它們是第一晶片組(5)的第一壓電晶片(51)、第二壓電晶片(52)和第三壓電晶片(53)以及第二晶片組(6)的第一壓電晶片(61)、第二壓電晶片(62)和第三壓電晶片(63)；第一延遲塊(3)和第二延遲塊(4)的形狀基本相對稱；各延遲塊設置壓電晶片的端面有三個，它們按前后方向設置，且分別位于不同的平面內(nèi)；第一延遲塊(3)的設置第一晶片組(5)的第一壓電晶片(51)的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊(4)的設置第二晶片組(6)的第一壓電晶片(61)的位于后端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的外側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為70度至78度；第一延遲塊(3)的設置第一晶片組(5)的第二壓電晶片(52)的位于中間的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的中部檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊(4)的設置第二晶片組(6)的第二壓電晶片(62)的位于中間的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的中部檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為64度至69度；第一延遲塊(3)的設置第一晶片組(5)的第三壓電晶片(53)的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第一發(fā)射接收組件的內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)，與第二延遲塊(4)的設置第二晶片組(6)的第三壓電晶片(63)的位于前端的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面之間所形成的銳角兩面角的度數(shù)、也即第二發(fā)射接收組件的內(nèi)側檢測發(fā)射接收角的度數(shù)相等，其數(shù)值為20度至67度；上述各兩面角的棱與外殼(11)的前面板(11-3)所在平面互相垂直；本探頭還具有開關(8)；第一晶片組(5)的第一壓電晶片(51)的發(fā)射接收面、第二壓電晶片(52)的發(fā)射接收面和第三壓電晶片(53)的發(fā)射接收面以及第二晶片組(6)的第一壓電晶片(61)的發(fā)射接收面、第二壓電晶片(62)的發(fā)射接收面和第三壓電晶片(63)的發(fā)射接收面通過導線(71)和外殼(11)與接線座(12)的座體電連接；第二晶片組(6)的第一壓電晶片(61)的背面、第二壓電晶片(62)的背面和第三壓電晶片(63)的背面通過導線(72)與開關(8)的一個接點電連接，開關(8)的另一個接點通過導線(73)與第一晶片組(5)的第一壓電晶片(51)的背面、第二壓電晶片(52)的背面和第三壓電晶片(53)的背面以及接線座(12)的芯線電連接。
6.根據(jù)權利要求1至5之一所述的檢測火車輪箍的超聲波探頭，其特征在于本探頭還具有隔聲片(2)，隔聲片(2)設置在外殼(11)中，且位于第一發(fā)射接收組件和第二發(fā)射接收組件的中間。
專利摘要本實用新型屬用于檢測輪箍的超聲波檢測儀器的部件。本探頭的外殼的基本形狀是長方形殼體；第一晶片組粘接固定在第一延遲塊的位于上方的端面上而構成第一發(fā)射接收組件，第二晶片組粘接固定在第二延遲塊的位于上方的端面上而構成第二發(fā)射接收組件；第一發(fā)射接收組件、第二發(fā)射接收組件通過吸聲材料塊與外殼固定粘接；第一晶片組的壓電晶片的發(fā)射接收面向下向左設置，第二晶片組的壓電晶片的發(fā)射接收面向下向右設置；各延遲塊的設置壓電晶片的端面所在平面與本探頭基準下端面所在平面所形成的銳角兩面角的度數(shù)α為20度至78度；整個探頭的下端面的形狀是與需測輪箍的徑向外周弧面相對應的圓弧面。本探頭使用時檢測準確、省時省力。
文檔編號B61K9/12GK2547602SQ0226268
公開日2003年4月30日 申請日期2002年6月23日 優(yōu)先權日2002年6月23日
發(fā)明者王家玉, 繆洪生, 繆慶芝 申請人:繆慶芝