超声波双晶片斜探头的设计与制作工艺方法研究
双晶探头的结构和工作原理
近日，不少客户在利用双晶探头对薄板母材探伤的过程中，打电话给我们咨询如何正确选择和使用双晶探头探伤。
以下本文分三个部分和大家一起探讨“双晶探头的结构和工作原理”、“如何正确选择双晶探头”、“射频检波方式的表面探伤应用”。
1、双晶探头的结构和工作原理一般来讲，一个探头壳体内装有两个晶片的探头我们称之为双晶探头，又称分割式探头。
由两个纵波晶片组合成的双晶探头称为纵波双晶探头，又称双晶直探头；由两个横波晶片组成的双晶探头称为横波双晶探头，又称双晶斜探头。
这两种双晶探头中，双晶直探头的应用较为广泛，以下以双晶直探头为例重点探讨双晶直探头的结构和工作原理：双晶直探头的两个纵波晶片一个用于发射超声，一个用于接收超声（图一）。
发射压电晶片大都采用发射性能好的锆钛酸铅，接收压电晶片大都采用接收性能好的硫酸锂。
区别于单晶探头而言，双晶探头的发射灵敏度和接收灵敏度都更高。
双晶探头的两个晶片之间有一片吸声性强、绝缘性好的隔声层，它不仅用于克服发射声束与反射声束的相互干扰和阻塞，而且能使脉冲变窄、分辨率提高、消除发射晶片和延迟块之间的反射杂波进入接收晶片，有效减少杂波。
（图一）由于双晶探头的发射部分和接收部分都带有延迟块，能使探伤盲区大幅减小，故双晶探头对表面缺陷的探伤十分有利。
2、如何正确选择双晶探头a、探头频率的选择超声的发射频率在很大程度上决定了超声波探伤的检测能力。
频率高时，波长短，声束指向性好，扩散角较小，能量集中，因而发现小缺陷的能力则比较强、分辨力好、缺陷定位准确。
但高频率超声在材料中衰减较大，穿透能力较差，反之亦然。
由于双晶探头适用于较薄工件的探伤，不需要较强的穿透力。
因此可以采用较高频率的探头。
对于锻件，板材，棒材等晶粒细小的工件，可以采用5MHz的双晶探头（若被检工件表面较粗糙，高频超声散射较大，不易射入，则容易出现林状回波）。
对于晶粒粗大，超声散射严重的材料，如奥斯体不锈钢和铸造件等，频率高时，也会出现晶界引起的林状回波，致使无法探伤，对于这一类材料，建议选用1MHz~2.5MHz的低频率双晶探头。
双晶斜探头用法
双晶斜探头主要用于检测混凝土、岩浆等墙体材料的裂缝、空洞、夹渣等缺陷。
使用双晶斜探头时，需要遵循以下步骤：
1. 准备工具和材料：双晶斜探头、耦合剂、扳手、螺丝刀等。
2. 检查探头：在使用前，需要检查探头的完好性和灵敏度，确保探头能够正常工作。
3. 安装探头：将探头安装在探头支架上，并使用螺丝固定。
4. 涂抹耦合剂：在探头与被测材料接触的表面上涂抹耦合剂，以确保良好的声学耦合。
5. 校准探头：在开始检测前，需要对探头进行校准，以确保检测结果的准确性。
6. 检测缺陷：通过移动探头，检测墙体材料的表面和内部是否存在缺陷。
在检测过程中，需要注意观察回波信号的变化，以便发现缺陷。
7. 分析结果：根据回波信号的特征，对缺陷进行分析和评估，并记录检测结果。
8. 清理现场：在检测完成后，清理现场，包括耦合剂和杂物等。
在使用双晶斜探头时，需要注意以下几点：
1. 避免在有磁场或放射性物质的环境中使用双晶斜探头，以免影响检测结果。
2. 在使用过程中，需要注意保护探头和耦合剂，避免损坏或污染。
3. 在检测过程中，需要保持探头的稳定和垂直，避免晃动或倾斜，以免影响检测结果。
4. 在分析结果时，需要结合实际情况和经验进行判断，避免误判或漏判。
总之，双晶斜探头是一种非常有用的无损检测工具，可以帮助人们快速准确地检测墙体材料的缺陷。
在使用过程中，需要注意安全和操作规范，以确保检测结果的准确性和可靠性。
超声波直探头、双晶探头、斜探头校准方法
超声波直探头、双晶探头、斜探头校准方法超声波检测中声速和探头零点校准是因为状态行所显示参数的计算都是与声速和探头零点相关，所以在探伤前请务必校准；声程校准是为了使屏幕上显示适当声程范围内的波形，以便更好地判断、评价缺陷。
一、直探头校准（单晶探头）根据声速和探头零点的已知情况，确定校准步骤。
若声速未知，则应先进行声速校准；若声速已知，则跳过声速校准，调节声速为已知声速后用一点法进行探头零点校准。
1、已知材料声速校准步骤：(1) 材料声速设置为已知材料声速，(2) 把探头耦合到校准试块上，(3) 设定闸门逻辑为单闸门方式，即设为进波报警或失波报警逻辑，把闸门套住一次回波，此时声程测量的就是一次回波处的声程，(4) 调节探头零点，使得状态行的声程测量值（S）与试块的已知厚度相同，此时所得到的探头零点就是该探头的准确探头零点。
2、未知材料声速校准步骤：(1) 先初步设定一大概的声速值；(2) 调节闸门逻辑为双闸门方式；(3) 将探头耦合到一个与被测材料相同且厚度已知的试块上；(4) 移动闸门A的起点到一次回波并与之相交，调节闸门A的高度低于一次回波最高幅值至适当位置，闸门A不能与二次回波相交；(5) 移动闸门B的起点到二次回波并与之相交，调节闸门B的高度低于二次回波最高幅值至适当位置，闸门B不能与一次回波相交；(6) 调节声速，使得状态行显示的声程测量值（S）与试块实际厚度相同，此时，所得到的声速就是这种探伤条件下的准确声速值。
(7) 设定闸门逻辑为单闸门方式，即设为进波报警或失波报警逻辑，此时声程测量的就是一次回波处的声程；(8) 调节探头零点，使得状态行的声程测量值（S）与试块的已知厚度相同，此时所得到的探头零点就是该探头的准确探头零点。
材料声速未知，设置接近的材料声速为5920m/s，设置闸门逻辑为双闸门方式，同时探头零点设置为0；将探头耦合到50mm的标定试块上，并将闸A门调到与一次回波相交的位置，将B闸门调到与二次回波相交的位置；二、双晶探头校准增加声速值，直到一、二次回波间声程显示的值为50mm，现在便测得了材料的准确声速是6024m/s；再将闸门设置为单闸门方式，测量一次回波处的声程，连续调节探头零点直到一次回波处测得的声程值为50mm，现在便测得了探头零点为0.125us。
有关双晶斜探头的校准介绍
有关双晶斜探头的校准介绍概述双晶斜探头是一种用于超声波检测和无损检测的传感器。
它能够测量材料中缺陷的位置和大小，同时还可以探测材料的结构和性质。
但是，为了保证测量结果的准确性，需要对双晶斜探头进行校准。
本文将介绍双晶斜探头的校准方法和步骤，帮助使用者更好地了解和使用该传感器。
校准方法1. 距离校准距离校准是指校准双晶斜探头的射程，即检测到缺陷的最远距离。
距离校准通常使用标准块进行，标准块有一定的尺寸和缺陷，可以与待测试的样品进行比较。
具体校准步骤如下：1.准备标准块和待测试的样品。
2.将双晶斜探头接上超声波检测仪器。
3.将标准块放置在与待测试样品相同的位置并调整超声波检测仪器的探头位置。
4.单次测量标准块的距离，并记录结果。
5.重复该步骤多次，取平均值作为距离校准值。
2. 灵敏度校准灵敏度校准是指在相同的条件下，双晶斜探头测量样品的灵敏度是否相同。
灵敏度校准可以使用人造缺陷或标准块进行。
具体校准步骤如下：1.准备人造缺陷或标准块。
2.将双晶斜探头接上超声波检测仪器。
3.将样品放置在相同的位置并调整超声波检测仪器的探头位置。
4.单次测量标准块或人造缺陷的信号幅度，并记录结果。
5.重复该步骤多次，取平均值作为灵敏度校准值。
3. 角度校准角度校准是指校准双晶斜探头的入射角度和反射角度。
角度校准可以使用标准块进行。
具体校准步骤如下：1.准备标准块。
2.将双晶斜探头接上超声波检测仪器。
3.将标准块放置在相同的位置并调整超声波检测仪器的探头位置。
4.单次测量标准块的反射信号，并记录结果。
5.将双晶斜探头转动一定角度后，再次测量标准块的反射信号，并记录结果。
6.重复该步骤多次，取平均值作为角度校准值。
校准注意事项1.校准时应尽量保持相同的环境和条件，如温度、压力等。
2.校准标准块的尺寸和缺陷应与待测试的样品相同。
3.校准结果应记录并保存，在使用时应进行比对。
4.校准后的双晶斜探头应妥善保存，避免遭受撞击和损坏。
《基于双探头检测系统的超声波无损探伤设计》范文
《基于双探头检测系统的超声波无损探伤设计》篇一一、引言随着工业制造技术的不断进步，对材料质量检测的要求也日益提高。
超声波无损探伤技术以其高精度、高效率的特点，在工业检测领域得到了广泛应用。
本文将介绍一种基于双探头检测系统的超声波无损探伤设计，旨在提高探伤的准确性和效率。
二、双探头检测系统概述双探头检测系统由两个超声波探头组成，分别负责发射和接收超声波信号。
该系统具有以下特点：1. 高灵敏度：双探头系统能准确捕捉微小的超声波信号变化，从而提高探伤的灵敏度。
2. 高稳定性：两个探头配合使用，能对探伤区域进行全面的扫描，减少检测盲区，提高检测的稳定性。
3. 适用范围广：双探头系统可根据不同的探伤需求，调整探头的位置和角度，适用于各种形状和尺寸的工件。
三、超声波无损探伤设计1. 探头设计双探头检测系统的探头采用高灵敏度、高稳定性的压电陶瓷材料制成。
其中，发射探头负责产生超声波信号，接收探头负责接收反射回来的超声波信号。
为了提高探伤的准确性，探头的频率和波型可根据实际需求进行调整。
2. 信号处理系统接收到的超声波信号经过信号处理模块进行处理。
该模块包括滤波、放大、检波等环节，以提取有用的信息。
通过对比标准信号与实际接收到的信号，系统可判断工件是否存在缺陷。
3. 控制系统控制系统是双探头检测系统的核心部分，负责控制整个探伤过程。
它通过控制发射探头的发射时机和接收探头的接收时机，实现超声波信号的发送和接收。
此外，控制系统还可根据实际需要，调整探头的扫描速度、扫描角度等参数，以满足不同的探伤需求。
四、系统实现与应用1. 系统实现双探头检测系统的实现需要硬件和软件的支持。
硬件部分包括超声波探头、信号处理模块、控制系统等；软件部分则需要编写相应的程序，实现控制系统的各项功能。
在系统调试过程中，需要对硬件和软件进行反复测试和优化，以确保系统的稳定性和准确性。
2. 应用领域基于双探头检测系统的超声波无损探伤设计广泛应用于航空、铁路、汽车、石油化工等领域。
超声波斜探头结构及工作原理
超声波探头根据不同的用途分为许多种类，有纵波直探头、纵波斜探头、横波斜探头、表面波探头、爬坡探头等等。
其中纵波直探头和横波斜探头在工作检测中最为常见。
直探头与横波斜探头在结构与工作原理等方面有诸多相似之处，本文介绍横波斜探头的结构、探头工作原理以及影响探头性能的主要因素。
1、探头结构超声波斜探头由吸声材料、外壳、阻尼块、斜楔块和产生超声波的压电晶片等原件组成。
如图1为超声波斜探头结构示意图。
图1.超声波斜探头结构示意图吸声材料作用是吸收晶片背面、斜块四周发散的超声波噪声；探头外壳有金属外壳和塑料外壳，外壳起到支撑固定、保护以及电磁屏蔽等作用。
探头阻尼对压电晶片的振动起阻尼作用，一是可使晶片起振后尽快停下来，减少晶片余震，减小超声波脉冲宽度，提高超声检测分辨力；二是吸收晶片向背面发射的超声波，减少始脉冲杂波；三是同样起到支撑晶片的作用。
斜楔块一般采用机玻璃制成，其作用是改变晶片产生的声束角度。
压电晶片是整个探头的“心脏”，是探头产生超声波的最关键的元件，一般压电晶片采用石英、压电陶瓷等具有压电效应的材料制作而成。
2、工作原理超声波仪器电路产生的电脉冲作到具有压电效应的晶片，使压电晶片产生逆压电效，晶片发生轴线方向和垂直轴线的径向振动，如图2所示。
晶片径向振动产生杂波被吸声材料吸收，而轴向振动产生的超声波声束才是有用的声束。
晶片振动方向即为超声波质点振动方向，质点振动方向与超声波声束传输方向相同，则可推断出晶片轴向振动产生的有用声束为纵波声束，斜楔块的超声波声速为有机玻璃的纵波声速。
当晶片接收到一个电脉冲完成一次逆压电效应，将被固定在晶片上的阻尼块阻止余震，减少超声波余波，从而较小超声波脉冲宽度。
图2.压电晶片轴向和径向振动示意图晶片产生的纵波声束通过具有一定角度的斜楔块和耦合剂层进入工件，声束在耦合剂与工件接触界面发生波形转换。
当纵波声束以小于第一临界角的角度进入工件，工件的声束为纵波和横波，且纵波声束的角度大于横波。
浅述钢轨超声波探伤中斜探头的研制
TECHNOLOGY AND INFORMATION工业与信息化科学与信息化2020年1月上 109浅述钢轨超声波探伤中斜探头的研制贾朝宏新疆昌吉回族自治州产品质量检验所 新疆 昌吉 831100摘 要 在钢轨超声无损检测中，斜探头在使用过程中与检测工件产生摩擦，根据个人习惯、所检测工件及使用频率的不同探头会产生不同程度的磨损，探头经过磨损后其原有的特性会遭到破坏。
本文主要讨论这种破坏对检测工作的影响及如何通过修复探头来纠正这种影响。
关键词 钢轨超声无损检测；探头；无损检测研发背景 钢轨在服役过程中承受很大的交变荷载，在列车加速或制动过程中对钢轨产生的复杂应力以及温度、气候、表面附着物对钢轨的反复作用下极易产生疲劳伤损和腐蚀，如果钢轨中出现超过允许标准的缺陷，就会引发断轨事故。
因而各国铁路部门对钢轨探伤都十分重视，不惜投入大量人力、物力对在役钢轨进行定期检验.超声波探伤是国内外钢轨探伤的主要探伤方法，国外钢轨探伤以大型探伤车为主，小型探伤设备一般只用来复查检测结果；而我国铁路由于运输繁忙，车流密度大，探伤作业无法固定时间，大型设备难以使用，因此钢轨探伤至今仍以小车为主，超声波钢轨探伤仪是探伤工作的核心设备，探伤仪由发射电路产生电脉冲信号，通过超声波换能器（探头）的转换后发射出频率为2MHz-2.5MHz 的超声波对钢轨进行无损检测.探头根据折射角的不同分为70°、37°及0°三种类型。
目前探伤仪配备的探头均为长47mm 、宽23mm 的标准探头。
标准规格探头的普遍应用为探伤设备、配件的更换、维修带来了极大便利，节省了时间，但是另一方面，由于我国铁路正在向高速、重载的方向发展，超期服役的钢轨数量很大，我局管内的老轨、旧轨、再用轨普遍存在不同程度的伤损，且伤损情况复杂，标准探头已不能满足重点区段探伤作业的要求。
尤其是曲线处所的钢轨探伤一直是困扰探伤工作的一大难题，由于曲线上股磨耗使得钢轨探测面不平且变窄，70°探头在轨面偏斜达到20°时与轨面产生接触不良。
超声探头加工工艺流程
超声探头加工工艺流程一、材料准备与选择1.选择高品质的金属材料作为探头的基本框架和外壳，确保其有良好的声学性能和机械强度。
2.挑选合适的压电陶瓷片，这是探头转换电能与声能的核心元件，要求其具有良好的压电效应和稳定性。
3.准备匹配层材料，通常选用声学阻抗与水和压电陶瓷接近的材料，以减少声波在探头界面的反射。
二、探头结构设计1.根据探头的工作频率、声束形状和扫描方式等要求，设计合理的探头结构。
2.利用CAD等设计软件绘制探头结构图，并进行仿真分析，确保设计符合性能要求。
三、精密机械加工1.按照设计图纸，采用精密数控加工设备对金属材料进行切割、铣削、钻孔等处理，形成探头的基本框架。
2.对加工好的框架进行抛光和清洁，去除表面的毛刺和污渍。
四、压电陶瓷片安装1.将压电陶瓷片精确安装在探头的预定位置，确保其平面度、垂直度符合设计要求。
2.使用专用的导电胶或焊接方法将压电陶瓷片与探头的电路连接起来。
五、匹配层制作1.在压电陶瓷片表面涂覆或粘贴匹配层材料，确保其与压电陶瓷片紧密贴合。
2.对匹配层进行平整处理，确保声波在探头界面的传输效率。
六、探头外壳装配1.将已加工好的探头框架和压电陶瓷片组装起来，形成一个完整的探头。
2.安装必要的电路元件、连接器和线缆等，确保探头的电气连接稳定可靠。
七、电气性能测试1.对探头进行电气性能测试，包括阻抗测试、灵敏度测试、频率响应测试等。
2.根据测试结果对探头进行必要的调整和优化，确保其性能达到设计要求。
八、消毒与清洁处理1.在探头加工完成后，进行严格的消毒处理，确保探头在使用过程中符合卫生标准。
2.对探头进行清洁处理，去除表面的污渍和残留物，保持其良好的外观和性能。
以上是超声探头加工工艺流程的主要内容，每个步骤都严格按照质量标准进行，确保探头的性能和稳定性。
通过精细的设计和加工，超声探头能够广泛应用于医疗、工业检测等领域，为人们的生活和工作提供便利。
超声波双晶片K1探头的设计与应用
摘要：介绍了超声波探头的基本结构、工作原理以及双晶片K1探头的技术要求。
分析了钢管焊缝缺陷的分布情况。
分别采用单晶片斜探头和双晶片斜探头对直缝埋弧焊管焊缝进行了横向检测，并对比了检测结果。
结果表明，采用双晶片斜探头可以显著提高焊缝横向缺陷的检测灵敏度和检测速度。
最后给出了超声波检测过程中对回波信号超标钢管的处理措施。
关键词：超声波；探头；双晶片；灵敏度；缺陷中图分类号：TG115.285文献标志码：B 文章编号：1001－3938（2012）02-0020-04超声波双晶片K1探头的设计与应用汪超，王卫华，苏景富（渤海装备巨龙钢管南京公司，南京210061）Abstract:In this article ，it introduced basic structure ，working principle of ultrasonic probe and the technical requirements of double crystal K1probe ，analyzed distribution of steel pipe weld defects.It adopted single crystal slanting probe and double crystal slanting probe respectively to carry out transverse detection ，and compared the detection results.The results indicated that double crystal slanting probe can greatly increase detection sensitivity and speed in inspecting weld transverse defects.Finally ，it proposed treatment measures for echoed signal exceeding standard during ultrasonic detection.Key words:ultrasonic ；probe ；double crystal ；sensitivity ；defectDesign and Application of Ultrasonic Double Crystal K1ProbeWANG Chao ，WANG Wei -hua ，SU Jing -fu（Nanjing Julong Steel Pipe Co.，Ltd.，of CNPC Bohai Equipment Manufacturing Co.，Ltd.，Nanjing 210061，China ）0前言超声波探头是实现电信号与声信号相互转换的器件，是超声波探伤装置的重要组成部分。
可调入射角的超声波斜探头的设计
可调入射角的超声波斜探头的设计鄂尔多斯市特种设备检验所牛草丰目录引言 (1)第一章可调入射角超声波斜探头设计原理 (2)1超声波的性质 (2)1.1良好的指向性 (2)1.2超声波入射异质界面的透射、反射 (3)第二章超声波探头 (6)1压电效应 (6)2超声波的产生和接收 (6)3超声波探头 (6)3.1超声波探头的概念 (6)3.2超声波探头的种类 (6)3.3可调入射角超声波斜探头 (7)参考文献 (11)引言超声波检测是工业无损检测中应用最为广泛的一种方法，就无损检测而言，超声波适用于各种尺寸的锻件、轧制件、焊缝和某些铸件，无论是钢铁、有色金属和非金属．都可以采用超声波法进行检验各种机械零件、结构件、电站设备、船体、锅炉、压力容器等，都可以采用超声波进行有效的检测。
有的采用手动方式，有的可采用自动化方式。
就物理性能检测而言，用超声波可以无损检测厚度、材料硬度、淬硬层深度、晶粒度、液位和流量、残余应力和胶接强度等。
伴随着电子计算机的普及和应用，超声检测仪器和检测方法都得到了迅速的发展，使超声检测的应用更为普及。
目前，电子计算机在超声检测中已能完成数据采集、信息处理、过程控制和记录存储等多种功能。
许多超声检测仪器都把微型电子计算机作为一个部件而组装在一起，去执行处理数据和图像的任务。
一些全电脑对话式超声波探伤仪，可在屏幕上同时显示回波曲线和检测数据，存储仪器调整状态．缺陷波形和各种操作功能；用打印机输出可供永久配录的各种数据和图形资料，并直接出计算机编制测试报告。
超声检测是无损检测领域中应用和研究最活跃的方法之一。
比如，用声速测定法评估灰铸铁的强度和石墨含量。
超声衰减和阻抗测定法确定材料的性能，用超声波衍射和临界角反射法检测材料的机械性能和表层深度，用棱边波法、表面波法和聚焦探头法对缺陷定量的研究，用超声显像法和超声频谱分析法的进展和应用。
用多频探头法对奥氏体不锈钢原焊缝的检测．用超声测定材料的内应力的研究。
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定的静压力 (如 0. 6—1 公斤 厘米2) , 在一定温度下保持一段时 间 (如20—25℃, 24 小时)。然后在60—80℃温度下烘干6 小时, 最好制作专用夹具以确保粘接质量。 常用粘接剂有环氧树脂, 502 胶等。 常用的环氧树脂的配方是: 618 环氧树脂: 二乙烯三 胺: 邻苯二甲酸二丁脂= 100 克: 80 克: 6 克。晶片的接地电极焊 点是突起的, 再粘接前, 需在有机玻璃透声楔刻上一个凹坑以放 置小焊点, 保护膜与晶片的粘接剂中切忌有气泡存在。 为此, 在 陪胶时将配好的放置一段时间后, 将上面的一层除掉不用是有 益的。
双晶片斜探头的结构图和透声楔图如图 1. 2。
1. 2. 2 晶片, 一收一发, 消除了有机玻璃 钢界面反 射杂波; 又由于始脉冲不能进入接受放大器, 克服了阻塞现象, 结果使探测盲区大为减小, 为了一次波探伤以及发现近表面缺 陷创造了条件。
因为两个晶片的布置对称地有一倾角, 则发射晶片的声场 与接收晶片作发射晶片考虑时的声场必然相交, 形成一个棱形 区 abcd (见图 1. 3)。
(6) 吸收胶配方与灌溉工艺: 常用的吸收胶配方如下: 钨粉: 环氧树脂: 二乙烯三胺 (硬化 剂) : 邻苯二甲酸二丁脂 (增塑剂) = 35 克: 10 克: 0. 5 克: 1 克。 有人建议钨粉颗粒尺寸应在0. 2—0. 3 毫米以下。为了使吸 收块与晶片牢固地粘接在一起, 在粘接前应用酒精或丙酮仔细 清洗晶片及晶片座表面, 然后将吸收胶加热至 80℃左右再进行 浇灌。灌注后, 应在20℃左右的温度下, 静置12 天。必须待晶片 与透声楔完全粘牢后再灌吸收胶, 否则会因吸收胶固化时的收 缩, 使晶片与透声楔脱开。吸收胶中钨粉含量是按设计要求添加 的。当环氧树脂与钨粉的比例为1: 5 (重量比) 时, 其声阻可达7× 106 公斤 米2 秒。 有些设计采用采用木屑代替钨粉。 (7) 保护膜的制作 在石英片前镀上耐磨铬可防磨, 但镀层厚度不可大于 0. 1 毫米。也有人用含硅的塑料或碳化钨薄层做保护膜。但要注意, 对于后者应尽量减薄保护膜的厚度。有的厂家以塑料为保护膜, 在塑料内加一导电环或喷涂导电层以实现电气联结。 因为这些 塑料薄膜是可拆换的, 所以塑料膜是靠油层耦合的。也可以用环 氧树脂制作保护膜。 如果采用边磨边测试的办法调整环氧树脂 保护膜厚度, 就能做到使透声效果与不存在保护膜一样。 (8) 预测 在粘好晶片后, 应测一次晶片的传输特性, 灌吸收胶后, 再 测一次传输特性, 从而可以判断有脱焊和短线等故障。另外也可 以采用在粘帖晶片之后罐吸收胶之前, 用试块在探伤仪上测试 一下灵敏度, 如果灵敏度很低也说明故障。 3、结论 通过实践证明, 用该方法制作的探头安全可靠, 具有盲区 小、灵敏度高、分辨力强等优点。 该方法也可应用于单晶片探头 设计制作的参考依据。
参考文献
[ 1 ]Edited by J. Szila rd, U ltra son ic T esting N on - conven2 tiona l testing techn iques[M ]. M a teria ls Eva lua tion, V o l. 47. no. 7, 1980, 17—35.
1、探头的工作原理与结构特点 1. 1 探头工作原理 超声波所用的探头, 主要是利用压电效应来制作的, 有些单 晶和多晶陶瓷材料在应力 (压力或张力等) 作用下产生应变时, 晶体中就产生极化或电场, 这种效应成为正压电效应。 相反地, 当晶体处于电场中时, 由于极化作用, 在晶体中就产生应变或应 力, 这种效应称为逆压电效应。正、逆压电效应统称压电效应。当 一个电脉冲作用到探头上时, 探头就发射超声脉冲。 反之, 当一 个超声脉冲作用到探头上时, 探头就产生一个电脉冲。 1. 2 双晶片探头结构特点 1. 2. 1 双晶片探头的基本结构 横波探头通常由声陷阱、透声楔、晶片、阻尼块、电器接插件 和外壳等几部分组成。 如图 1. 1 所示, 在一个探头中有两个晶 片, 分别用做发射和接收超声波, 这两个晶片之间用隔声层隔 开, 这种探头称作双晶片探头。 为了使发射和接收声束有一交 点, 通常两晶片相互有一倾角。
1985. l . [ 5 ]祁欣, 于国良. 超声波 TR 探头的设计及应用, 传感器技
术, 1999. 1.
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超声波探头是实现电信号与声讯号相互转换的器件, 是超 声波探伤装置的重要组成部分, 超声波在传播过程中遇到障碍 时会发生反射、折射、或是波形的转换, 一一对应于各种缺陷, 这 样我们可以利用被接收的波形中看到缺陷的位置、种类以及数 量等等, 本文是作者通过对探头的原理和结构的研究, 总结了如 何进行双晶片斜探头的设计以及其制作的工艺方法。
2、双晶片斜探头的设计 2. 1 设计事项 (1) 折射角 (或入射角) 横波探头的入射角一般都在第一临 界角和第二临界角之间。为了获得一定的折射角, 需要按照其理 论公式, 根据采用有机玻璃以及被检测材料的声速计算相应的 纵波入射角。 横波探头的常用折射角为 40°、45°、50°、60°、70°、 80°。 (2) 探头频率 频率的高低是影响定量可靠性的重要因素, 频率高灵敏度和分辨率高, 指向性好。 横波探头常用的频率是 1125- 215 兆赫, 也有采用5 兆赫的。随着频率的降低, 探头的尺 寸相应的增大, 否则就不能保证有的指向性和提供足够尺寸的 声陷阱。 (3) 透声楔尺寸和形状 设计横波探头时, 选择合适的长度 和高度是必要的。 设法使经过多次反射的声波不能返回到晶片
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超声波双晶片斜探头的设计与制作工艺方法研究
内蒙古科技大学 任 羽中 王 涛 凌源兴钢建筑安装有限公司 周淑英
[ 摘 要 ]本文作者通过对超声波探头的基本结构和工作原理的分析研究, 以及在实际的应用过程中, 总结了如何进行 超声波双晶片斜探头的设计以及其制作的工艺方法。 [ 关键词 ]超声波 探头 双晶片 压电效应 横波
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上来是设计的原则。 因此, 探头入射点至探头最前端的距离, 应 大到足以使晶片上边缘发射声波, 不会经前臂与底面形成两面 角反射回来。也要注意使晶片下边缘发射声波, 经透声楔反射后 不会回到晶片的上边缘, 见图 (2. 1)。因此不同折射角的探头, 透 声楔的尺寸和形状是不一样的, 特别是设计横波探头时值得注 意的问题。
显然, 处于棱形区的缺陷, 起反射信号强; 同时, 对于同样大 小的缺陷, 位于棱形区边缘时, 相对弱些。由此可知, 探伤灵敏度 是随缺陷所在深度变化的, 灵敏度先随深度增加而增高, 直至一 个最大值, 然后又随深度增加而下降。这种探伤灵敏度的变化是 双晶片斜探头的特点。 双晶片斜探头的探伤灵敏度是随深度变 化的, 发射晶片和接收晶片两声场声束轴线交点Q 处的灵敏度 最高。因此, 在实际探伤中, 要根据被检工件的厚度, 选取适当的 倾角 Η, 使交点在需探测缺陷的位置附近。Η愈小, 交点距探测面 的深度愈深, 棱形区也愈细长, 有利于探测较厚的工件; Η愈大, 交点距离探测面深度愈小, 棱形区愈粗短, 有利于探测较薄的工 件。
[ 2 ]李克明等.《超声波探伤》[M ]. 北京: 水利电力出版社, 1980, 75—98, 195- 196, 187—192.
[ 3 ] 李家伟. 无损检测手册 [M ]. 北京: 机械工业出版社, 2002, 179, 199, 245.
[ 4《] 声波探伤》编写组编著: 超声波探伤. 水利电力出版社,