本技術(shù)涉及螺栓預(yù)緊力聲時(shí)監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)，具體涉及一種超聲探頭。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今流行的超聲監(jiān)測(cè)技術(shù)中，超聲法有著精度高、易于安裝和成本低等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用在無(wú)損監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，在螺栓狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，尤其是在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片、偏航平臺(tái)等位置的螺栓預(yù)緊力監(jiān)測(cè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。聲時(shí)監(jiān)測(cè)螺栓的預(yù)緊力的方法原理是計(jì)算螺栓在受到載荷和不受到載荷狀態(tài)下超聲在螺栓內(nèi)部傳播時(shí)間差，并通過(guò)時(shí)間差計(jì)算相應(yīng)的螺栓預(yù)緊力，從而實(shí)現(xiàn)螺栓狀態(tài)診斷。而在超聲在傳播到螺栓之前需要用到超聲探頭，超聲探頭中的壓電陶瓷片用于產(chǎn)生超聲波并接收反射的超聲波。目前的超聲技術(shù)中超聲探頭的探頭主體與壓電陶瓷多被設(shè)計(jì)為一體式結(jié)構(gòu)，一體式結(jié)構(gòu)能夠降低在對(duì)螺栓進(jìn)行監(jiān)測(cè)之前的安裝工作量，然而，針對(duì)于帶槽口的螺栓，一體式結(jié)構(gòu)的超聲探頭在安裝之前先對(duì)螺栓的安裝位置打磨，磨平后方能使用一體式的超聲探頭對(duì)螺栓進(jìn)行聲時(shí)測(cè)量，也即，目前的一體結(jié)構(gòu)的超聲探頭對(duì)帶槽口的螺栓聲時(shí)測(cè)量不友好，打磨螺栓也費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且有些帶槽口的螺栓即使打磨了，也不利于聲時(shí)測(cè)量，輕則導(dǎo)致測(cè)量精度受損，重則無(wú)法使用超聲技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。

2、基于前述不足，公開(kāi)號(hào)為cn?218411510?u的專利公開(kāi)了一種超聲波傳感設(shè)備，其公開(kāi)的超聲探頭包括分體結(jié)構(gòu)的探頭主體以及壓電陶瓷片，在具體監(jiān)測(cè)之前，可以將壓電陶瓷片先置于螺栓的槽口內(nèi)，然后再將探頭主體吸附于螺栓的槽口外壁面上，探頭主體內(nèi)設(shè)有能夠沿其軸向進(jìn)行位置調(diào)整的電連接部件(也即壓環(huán)及彈性探針)，當(dāng)探頭主體吸附于螺栓上時(shí)完成探頭主體與壓電陶瓷片的電連接。該技術(shù)方案中的超聲探頭客觀上能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)帶槽口螺栓的狀態(tài)監(jiān)測(cè)目的，但是相較于一體式的結(jié)構(gòu)，該分體式結(jié)構(gòu)的超聲探頭在需監(jiān)測(cè)螺栓數(shù)量較多時(shí)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)前部件安裝工作量較大，也即操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度較大的問(wèn)題，另外，該種分體式結(jié)構(gòu)的超聲探頭由于超聲探頭與壓電陶瓷片分別單獨(dú)存在，在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)遺失幾率較高，同時(shí)探頭主體具有的彈性探針由于缺少必要的保護(hù)存在在使用或者運(yùn)輸過(guò)程中磨損折彎甚至損壞折斷的風(fēng)險(xiǎn)較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的超聲探頭可以至少部分地解決上面的問(wèn)題。

2、本實(shí)用新型的目的在于提供一種超聲探頭，包括：

3、探頭主體，所述探頭主體的第一端面上形成有容置凹槽，其內(nèi)穿行有電連接件；

4、超聲敏感單元，包括壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片與所述電連接件電性連接，所述超聲敏感單元具有至少部分容置于所述容置凹槽內(nèi)的回縮位置以及至少部分凸出于所述容置凹槽的槽口的凸出位置；

5、彈性件，處于所述容置凹槽內(nèi)且被夾持于所述超聲敏感單元與所述容置凹槽的槽底壁之間，以使得所述超聲敏感單元能夠由所述回縮位置切換為所述凸出位置；

6、固定部件，用于將所述探頭主體固定于待監(jiān)測(cè)螺栓上。

7、在一些實(shí)施方式中，所述固定部件為永磁環(huán)，所述永磁環(huán)的第一端面與所述探頭主體的第一端面之間固定連接，且所述永磁環(huán)的中心通孔與所述超聲敏感單元的位置相對(duì)應(yīng)。

8、在一些實(shí)施方式中，所述超聲敏感單元還包括保護(hù)罩，所述保護(hù)罩包裹于所述壓電陶瓷片的外周側(cè)，且所述保護(hù)罩靠近所述容置凹槽的槽底壁的一端形成有沿其徑向向外延伸的凸緣，所述凸緣的外徑大于所述永磁環(huán)的中心通孔的直徑。

9、在一些實(shí)施方式中，所述保護(hù)罩遠(yuǎn)離所述容置凹槽的槽底壁的一端具有陶瓷匹配層，所述壓電陶瓷片貼合于所述陶瓷匹配層的內(nèi)側(cè)端面上。

10、在一些實(shí)施方式中，所述永磁環(huán)粘貼于所述探頭主體的第一端面上。

11、在一些實(shí)施方式中，所述容置凹槽內(nèi)填充有吸波材料。

12、在一些實(shí)施方式中，所述凸緣與所述容置凹槽的槽立壁之間設(shè)有密封環(huán)。

13、在一些實(shí)施方式中，所述探頭主體上還構(gòu)造有吸波材料填充流道，所述吸波材料填充流道的內(nèi)側(cè)端口與所述容置凹槽的容置空間連通，外側(cè)端口形成于所述探頭主體的外側(cè)面上，且所述外側(cè)端口上組裝有彈性收縮囊。

14、在一些實(shí)施方式中，所述彈性件為螺旋彈簧，且所述螺旋彈簧為空心管體，所述電連接件的正負(fù)極線纜穿行于所述空心管體內(nèi)并與所述壓電陶瓷片的正負(fù)極實(shí)現(xiàn)電性連接。

15、本實(shí)用新型的超聲探頭：

16、超聲敏感單元被置于探頭主體的第一端面上的容置凹槽內(nèi)且能夠在回縮位置與凸出位置之間切換，從而使得本實(shí)用新型中的超聲探頭以一體式結(jié)構(gòu)的方式兼顧對(duì)帶槽口的待監(jiān)測(cè)螺栓及不帶槽口的待監(jiān)測(cè)螺栓的預(yù)緊力監(jiān)測(cè)使用，有效減少監(jiān)測(cè)操作人員的安裝工作量，降低作業(yè)強(qiáng)度，同時(shí)，由于該實(shí)用新型中的超聲敏感單元與探頭主體之間為一體化組裝結(jié)構(gòu)而非分體獨(dú)立組裝結(jié)構(gòu)，因此，能夠有效降低部件在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的遺失幾率，也能夠降低電連接件在部件使用或者運(yùn)輸過(guò)程中的磨損或者損壞現(xiàn)象的發(fā)生幾率。

技術(shù)特征：

1.一種超聲探頭，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲探頭，其特征在于，所述固定部件(4)為永磁環(huán)，所述永磁環(huán)的第一端面與所述探頭主體(1)的第一端面之間固定連接，且所述永磁環(huán)的中心通孔與所述超聲敏感單元(2)的位置相對(duì)應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲探頭，其特征在于，所述超聲敏感單元(2)還包括保護(hù)罩(22)，所述保護(hù)罩(22)包裹于所述壓電陶瓷片(21)的外周側(cè)，且所述保護(hù)罩(22)靠近所述容置凹槽(11)的槽底壁的一端形成有沿其徑向向外延伸的凸緣(221)，所述凸緣(221)的外徑大于所述永磁環(huán)的中心通孔的直徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲探頭，其特征在于，所述保護(hù)罩(22)遠(yuǎn)離所述容置凹槽(11)的槽底壁的一端具有陶瓷匹配層(23)，所述壓電陶瓷片(21)貼合于所述陶瓷匹配層(23)的內(nèi)側(cè)端面上。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲探頭，其特征在于，所述永磁環(huán)粘貼于所述探頭主體(1)的第一端面上。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲探頭，其特征在于，所述容置凹槽(11)內(nèi)填充有吸波材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲探頭，其特征在于，所述凸緣(221)與所述容置凹槽(11)的槽立壁之間設(shè)有密封環(huán)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲探頭，其特征在于，所述探頭主體(1)上還構(gòu)造有吸波材料填充流道(12)，所述吸波材料填充流道(12)的內(nèi)側(cè)端口與所述容置凹槽(11)的容置空間連通，外側(cè)端口形成于所述探頭主體(1)的外側(cè)面上，且所述外側(cè)端口上組裝有彈性收縮囊(13)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲探頭，其特征在于，所述彈性件(3)為螺旋彈簧，且所述螺旋彈簧為空心管體，所述電連接件的正負(fù)極線纜穿行于所述空心管體內(nèi)并與所述壓電陶瓷片(21)的正負(fù)極實(shí)現(xiàn)電性連接。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供一種超聲探頭，包括：探頭主體，探頭主體的第一端面上形成有容置凹槽，其內(nèi)穿行有電連接件；超聲敏感單元，包括壓電陶瓷片，壓電陶瓷片與電連接件電性連接，超聲敏感單元具有至少部分容置于容置凹槽內(nèi)的回縮位置以及至少部分凸出于容置凹槽的槽口的凸出位置；彈性件，處于容置凹槽內(nèi)且被夾持于超聲敏感單元與容置凹槽的槽底壁之間，以使得超聲敏感單元能夠由回縮位置切換為凸出位置；固定部件，用于將探頭主體固定于待監(jiān)測(cè)螺栓上。本技術(shù)以一體式結(jié)構(gòu)的方式兼顧對(duì)帶槽口的待監(jiān)測(cè)螺栓及不帶槽口的待監(jiān)測(cè)螺栓的預(yù)緊力監(jiān)測(cè)使用，有效減少監(jiān)測(cè)操作人員的安裝工作量，降低作業(yè)強(qiáng)度。

技術(shù)研發(fā)人員：張?chǎng)?徐滔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天棟智能科技（天津）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240522
技術(shù)公布日：2025/1/6