專利名稱：一種用于檢測復合材料r區(qū)的超聲探頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于復合材料結構無損檢測技術，涉及一種用于檢測復合材料R區(qū)的超聲探頭。
背景技術：
隨著復合材料等在航空、航天、民航、交通、建筑、電力等工業(yè)領域的廣泛應用，基于復合材料等結構設計和結構制造的許多關鍵工程結構、復雜結構不斷在工程上得到裝機應用，由于結構設計或承載考慮，在這類結構的過渡區(qū)或者連接部位會形成各種各樣的R區(qū)，這是無損檢測時的難接近區(qū)，這些R區(qū)在復合材料等結構中起到非常重要的結構連接和載荷分配與承力作用，工程上，要求必須對結構R區(qū)進行無損檢測。目前國際上主要采用超聲方法解決復合材料等工程中R區(qū)的無損檢測問題。為此，必須使入射聲波能夠有效地傳播到R區(qū)，同時又能使入射聲波在可能存在的缺陷周圍形成足夠的敏感反射和明確或者清晰的信號特征，保證超聲探頭在復合材料中沒有表面檢測盲區(qū)，而且掃查過程中，超聲探頭要與R區(qū)耦合良好。目前所采用的用于檢測復合材料R區(qū)的超聲探頭參見圖1，它由封蓋
1、插座2、外殼3、超聲換能傳感器4和延時塊9組成。外殼3的形狀為一個圓筒，在外殼3的上部有貫通外殼側壁的插座安裝孔，插座2固定在插座安裝孔內；在外殼3的上端口封蓋著上蓋1，上蓋I通過膠接或者螺紋與外殼3連接；在外殼3內安裝有圓柱形的超聲換能傳感器4，其外徑與外殼3的內徑間隙配合，超聲換能傳感器4的引線與插座2的接線端子焊接；在外殼3的下部有帶有外螺紋的環(huán)形凸臺3a，延時塊9封蓋住外殼3的下端口，延時塊9與外殼3通過膠接或者螺紋連接。延時塊9與被檢測復合材料零件R區(qū)表面剛性接觸，由于復合材料及R區(qū)表面凹凸不平，這種剛性接觸，很難保證延時塊9表面與復合材料及R區(qū)表面形成良好穩(wěn)定的聲學耦合，因此，這種剛性耦合效果差。檢測人員手持超聲探頭檢測時，難以實現(xiàn)超聲探頭的延時塊9表面與被檢測復合材料及R區(qū)表面的良好聲學耦合，從而難以保證超聲探頭在被檢測復合材料及R區(qū)內形成穩(wěn)定的超聲檢測信號，嚴重影響檢測效果，容易導致漏檢和誤判。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種用于檢測復合材料R區(qū)的超聲探頭，以便保證超聲探頭在掃查過程中與被檢測復合材料R區(qū)表面形成穩(wěn)定的聲波耦合，進而保證形成穩(wěn)定的超聲檢測信號，提高檢測效果，避免漏檢和誤判。本發(fā)明的技術方案是用于檢測復合材料R區(qū)的超聲探頭，包括由封蓋I、插座2、外殼3和超聲換能傳感器4組成的探頭主體,外殼3的形狀為一個圓筒,在外殼3的上部有貫通外殼側壁的插座安裝孔，插座2固定在插座安裝孔內；在外殼3的上端口封蓋著上蓋I，上蓋I通過膠接或者螺紋與外殼3連接；在外殼3內安裝有圓柱形的超聲換能傳感器4，其外徑與外殼3的內徑間隙配合，超聲換能傳感器4的引線與插座2的接線端子焊接；在外殼3的下部有帶有外螺紋的環(huán)形凸臺3a ;其特征在于
(I)在外殼3的下端面上有一個外徑小于外殼3外徑的、向下凸出外殼3下端面的環(huán)形螺套3b，環(huán)形螺套3b的內徑與外殼3的內徑相等，超聲換能傳感器4的下端面與環(huán)形螺套3b的下端口齊平；(2)有一個有密封圈5、水囊6和水囊套7組成的耦合體；水囊6是一個空心構件，水囊6有上段的圓柱段和下段的圓錐段連接形成，在上段的圓柱段內有內螺紋，該內螺紋擰在外殼3下端面的環(huán)形螺套3b上，密封圈5位于環(huán)形螺套3b的下端面與水囊6的圓柱段內螺紋根部的臺階端面之間，水囊6圓錐段的錐尖部分為封閉球面，在水囊6的內腔中充滿液體，水囊套7是一個圓 錐形的硅橡膠套，水囊套7的內腔形狀與水囊6圓錐段的形狀相配合，水囊套7套在水囊6圓錐段的外面。本發(fā)明的優(yōu)點是能保證超聲探頭在掃查過程中與被檢測復合材料R區(qū)表面形成穩(wěn)定的聲波耦合，進而保證形成穩(wěn)定的超聲檢 測信號，提高了檢測效果，避免了漏檢和誤判。


圖I是目前一種用于檢測復合材料R區(qū)的超聲探頭的結構示意圖。圖2是本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明做進一步詳細說明。參見圖2，用于檢測復合材料R區(qū)的超聲探頭，包括由封蓋I、插座2、外殼3和超聲換能傳感器4組成的探頭主體，外殼3的形狀為一個圓筒，在外殼3的上部有貫通外殼側壁的插座安裝孔，插座2固定在插座安裝孔內；在外殼3的上端口封蓋著上蓋1，上蓋I通過膠接或者螺紋與外殼3連接；在外殼3內安裝有圓柱形的超聲換能傳感器4，其外徑與外殼3的內徑間隙配合，超聲換能傳感器4的引線與插座2的接線端子焊接；在外殼3的下部有帶有外螺紋的環(huán)形凸臺3a ;其特征在于(I)在外殼3的下端面上有一個外徑小于外殼3外徑的、向下凸出外殼3下端面的環(huán)形螺套3b，環(huán)形螺套3b的內徑與外殼3的內徑相等，超聲換能傳感器4的下端面與環(huán)形螺套3b的下端口齊平；(2)有一個有密封圈5、水囊6和水囊套7組成的耦合體；水囊6是一個空心構件，水囊6有上段的圓柱段和下段的圓錐段連接形成，在上段的圓柱段內有內螺紋，該內螺紋擰在外殼3下端面的環(huán)形螺套3b上，密封圈5位于環(huán)形螺套3b的下端面與水囊6的圓柱段內螺紋根部的臺階端面之間，水囊6圓錐段的錐尖部分為封閉球面，在水囊6的內腔中充滿液體，水囊套7是一個圓錐形的硅橡膠套，水囊套7的內腔形狀與水囊6圓錐段的形狀相配合，水囊套7套在水囊6圓錐段的外面。所說的水囊套7的厚度為O. Imm O. 5mm。為了防止水囊套脫落，在水囊6的圓柱段的圓柱面上有一個環(huán)形凹槽，水囊套7的上端口邊緣嵌入環(huán)形凹槽內。所說的水囊6內腔中的液體為水或者油液。本發(fā)明的工作原理是通過密封圈5、水囊6和水囊套7形成耦合體，在水囊6內部充滿液體，形成耦合液柱，在該耦合液柱的作用下，水囊套7的下端頭形成弧形的柔性耦合球頭，與被檢測復合材料R區(qū)接觸耦合。由于水囊套7具有彈性，當被檢測復合材料R區(qū)表面凹凸不平時，使該柔性耦合球頭與被檢測復合材料R區(qū)表面始終保持柔性貼合，實現(xiàn)了超聲探頭在掃查過程中與被檢測復合材料R區(qū)表面形成穩(wěn)定的聲波耦合，進而保證形成穩(wěn)定的超聲檢測信號，提高了檢測效果，避免了漏檢和誤判。實施例I，水囊6由有機玻璃制造，水囊套7的厚度為O. 2mm，水囊6內腔中的液體 為水。實施例2，水囊6由鋁合金制造，水囊套7的厚度為O. 3mm，水囊6內腔中的液體為水。實施例3，水囊6由聚苯乙烯塑料制造，水囊套7的厚度為O. 5_，水囊6內腔中的液體為機油。將上述超聲探頭通過其外螺紋3a與檢測復合材料結構外凸和內凹R區(qū)的超聲探頭夾具配套使用，對長3000mm 5000mm、寬IOOOmm 3000mm不等的多個批次和規(guī)格的實際復合材料結構R區(qū)進行系列的實際工程應用，取得了很好的實際檢測效果。
權利要求
1.用于檢測復合材料R區(qū)的超聲探頭，包括由封蓋[I]、插座[2]、外殼[3]和超聲換能傳感器[4]組成的探頭主體，外殼[3]的形狀為一個圓筒，在外殼[3]的上部有貫通外殼側壁的插座安裝孔，插座[2]固定在插座安裝孔內；在外殼[3]的上端口封蓋著上蓋[1]，上蓋[I]通過膠接或者螺紋與外殼[3]連接；在外殼[3]內安裝有圓柱形的超聲換能傳感器[4]，其外徑與外殼[3]的內徑間隙配合，超聲換能傳感器[4]的引線與插座[2]的接線端子焊接；在外殼[3]的下部有帶有外螺紋的環(huán)形凸臺[3a];其特征在于(1)在外殼[3]的下端面上有一個外徑小于外殼[3]外徑的、向下凸出外殼[3]下端面的環(huán)形螺套[3b]，環(huán)形螺套[3b]的內徑與外殼[3]的內徑相等，超聲換能傳感器[4]的下端面與環(huán)形螺套[3b]的下端口齊平；(2)有一個有密封圈[5]、水囊[6]和水囊套[7]組成的耦合體；水囊[6]是一個空心構件，水囊[6]有上段的圓柱段和下段的圓錐段連接形成，在上段的圓柱段內有內螺紋，該內螺紋擰在外殼[3]下端面的環(huán)形螺套[3b]上，密封圈[5]位于環(huán)形螺套[3b]的下端面與水囊[6]的圓柱段內螺紋根部的臺階端面之間，水囊[6]圓錐段的錐尖部分為封閉球面，在水囊[6]的內腔中充滿液體，水囊套[7]是一個圓錐形的硅橡膠套，水囊套[7]的內腔形狀與水囊[6]圓錐段的形狀相配合，水囊套[7]套在水囊[6]圓錐段的外面。
2.根據權利要求I所述的檢測復合材料R區(qū)的超聲探頭，其特征在于，所說的水囊套[7]的厚度為O. Imm O. 5mm。
3.根據權利要求I或2所述的檢測復合材料R區(qū)的超聲探頭，其特征在于，在水囊[6]的圓柱段的圓柱面上有一個環(huán)形凹槽，水囊套[7]的上端口邊緣嵌入環(huán)形凹槽內。
4.根據權利要求I或2所述的檢測復合材料R區(qū)的超聲探頭，其特征在于，所說的水囊[6]內腔中的液體為水或者油液[8]。
全文摘要
本發(fā)明屬于復合材料結構無損檢測技術，涉及一種用于檢測復合材料R區(qū)的超聲探頭。其特征在于，其特征在于在外殼[3]的下端面上有一個環(huán)形螺套[3b]，有一個有密封圈[5]、水囊[6]和水囊套[7]組成的耦合體，該耦合體通過水囊[6]上的內螺紋與環(huán)形螺套[3b]連接。本發(fā)明保證了形成穩(wěn)定的超聲檢測信號，實現(xiàn)復合材料R區(qū)無表面盲區(qū)的超聲檢測，提高了檢測效果和缺陷檢測能力，避免了漏檢和誤判。
文檔編號G01N29/24GK102621234SQ201210054308
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權日2012年3月2日
發(fā)明者劉松平, 劉菲菲, 孟秋杰, 曹正華, 李樂剛, 白金鵬 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空制造工程研究所