專利名稱:一種平面接觸繩聲束窄脈沖探頭的制作方法
本發(fā)明屬于超聲無(wú)損檢測(cè)和醫(yī)學(xué)診斷用的一種新型探頭。
在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)中，為了分辨橫向兩個(gè)相鄰的缺陷需要細(xì)的聲束，分辨縱向兩個(gè)相鄰的缺陷需要窄的脈沖。為了獲取細(xì)的聲束，現(xiàn)在實(shí)際使用的探頭都是采用加聲透鏡的聚焦方法，用這種方法只能在焦點(diǎn)附近有很短的一段較細(xì)的聲束，而且由于透鏡凹面的作用，也只能用于液浸而不能直接接觸固體工件。近年來(lái)，英國(guó)人J·P·Weight在專利UK Patent NO·8203463(1982)和蘇聯(lián)人A·X·BonulkuH1977年在
eΦekmcckonue(NO·2)以及
·A·KohyPutbeB在1978年
eΦekmockonue(NO·10)提出了一種非均勻激發(fā)方式的聚焦方法。這種方法雖然作到了平面接觸細(xì)聲束發(fā)射，但不能同時(shí)作接收，因而尚無(wú)實(shí)用價(jià)值。為了獲取窄脈沖，多年來(lái)，人們一直在設(shè)法改善背襯材料與壓電片聲阻抗匹配，但由于壓電片材料通常比鎢紛加環(huán)氧樹(shù)脂背襯材料聲阻抗相差太遠(yuǎn)，作到匹配還存在相當(dāng)大的困難。
一般細(xì)聲束聚焦探頭的制造，采用聲透鏡聚焦方法，它只能獲取很短細(xì)聲束而不能直接接觸工件，采用圓環(huán)平面壓電片激發(fā)，雖然可以得到長(zhǎng)的細(xì)聲束，但聚焦效果不好，而且只能用作發(fā)射，不能同時(shí)用作接收，缺乏實(shí)用性也得不到窄脈沖。
本發(fā)明的目的，是提出一種能作到平面接觸繩聲束聚焦、窄脈沖，可同時(shí)作發(fā)射接收，有實(shí)用化價(jià)值的新型探頭。
本發(fā)明提供了一種平面接觸繩聲束窄脈沖探頭，摒棄了等截面平面圓環(huán)壓電片，采用了饅頭形變截面園環(huán)壓電片(1)作發(fā)射，園環(huán)壓電片(1)是以Kt大，Kp也大的壓電陶瓷材料如PzT加工成外邊緣光滑而中心對(duì)稱，內(nèi)邊緣呈鋸齒形面中心不對(duì)稱的部件。這樣在加電壓時(shí)，不但增加了輻射帶寬，而且減弱了內(nèi)邊緣波和平面波，加強(qiáng)了外邊緣波的聚焦效果，從而獲取了更細(xì)的繩聲束和窄脈沖。在園環(huán)中央設(shè)置一個(gè)園形平面壓電片(2)作接收，園形壓電片(2)是以Kt大Kp小的壓電陶瓷材料如PT加工成外邊緣呈鋸齒的非中心對(duì)稱的部件，在變截面環(huán)壓電片(1)與園形壓電片(2)之間設(shè)置一個(gè)隔聲層(5)和一個(gè)金屬層(3)，以達(dá)到聲屏蔽和電屏蔽的效果。這樣的結(jié)構(gòu)達(dá)到了實(shí)用化的程度，從而解決了已有技術(shù)中尚待解決的問(wèn)題。本發(fā)明所提供的探頭，對(duì)提高檢測(cè)分辨率，抑制材料結(jié)構(gòu)的噪聲，提高檢測(cè)精度和準(zhǔn)確性等方面都有十分重要的意義，尤其是對(duì)缺陷的定量檢測(cè)有著重要的實(shí)用價(jià)值。
附圖為本發(fā)明設(shè)計(jì)探頭剖面圖。
本發(fā)明所提供的一個(gè)具體實(shí)例由附圖給出。它的主要部件有饅頭形變截面園環(huán)形壓電片(1)，其兩個(gè)表面可以鍍有電極(7)(8)，電極(7)引出導(dǎo)線(13)接激勵(lì)源，電極(8)接金屬外殼(11)作發(fā)射地線。園形平面壓電片(2)的兩個(gè)表面鍍有電極(9)(10)，電極(9)引出導(dǎo)線(12)，電極(10)引出導(dǎo)線(14)作接收地線。用鎢紛加環(huán)氧樹(shù)脂澆注固化的背襯塊(6)，在園環(huán)形壓電片(1)和園形壓電片(2)底面粘有保護(hù)膜(4)，在園環(huán)壓電片(1)和園形壓電片(2)之間設(shè)置隔聲層(5)和金屬層(3)。隔聲層(5)可以用膠木，也可以用多孔塑料等，金屬層(3)可以用薄的鋁泊或銅泊，也可以用鍍?cè)趫@環(huán)壓電片內(nèi)壁與接地電極(8)相連的電極代替。保護(hù)膜可以用氧化鋁薄片，也可以用軟膠膜，或電極(8)(10)用鍍鎳鉻直接作保護(hù)膜。金屬層(3)也可以用園環(huán)壓電片(1)內(nèi)壁鍍有與電極(8)相連的接地電極來(lái)代替。
權(quán)利要求
1.一種聚焦細(xì)聲束和窄脈沖的探頭，其特征在于它由作發(fā)射用的饅頭形變截面園環(huán)壓電片(1)和作接收用的園形平面壓電片(2)所組成的探頭。
2.按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的探頭，其特征在于所說(shuō)的變截面園環(huán)壓電片(1)是用Kt大和Kp也大的壓電陶瓷材料如PzT加工成外邊緣光滑而中心對(duì)稱的園，內(nèi)邊緣呈鋸齒形而中心不對(duì)稱的部件。
3.按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的探頭，其特征在于所說(shuō)的園形平面壓電片(2)是采用Kt大，Kp小的壓電陶瓷材料如PT制成其外邊緣呈鋸齒的非中心對(duì)稱的部件。
4.按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的探頭，其特征在于在園環(huán)形壓電片(1)與園形壓電片(2)之間夾有隔聲層(5)和金屬層(3)。
5.按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的探頭，其特征在于在其背向有一用鎢粉加環(huán)氧樹(shù)脂澆注固化的背襯塊(6)。
6.按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的探頭，其特征在于在園環(huán)形壓電片(1)和園形平面壓電片(2)的底側(cè)粘有用氧化鋁作成的保護(hù)膜(4)，該保護(hù)膜(4)也可是軟膠膜或鍍鎳鉻。
專利摘要
一種平面接觸繩聲束，窄脈沖探頭的設(shè)計(jì)方法，采用饅頭形外圓環(huán)發(fā)射，內(nèi)平面薄圓片接收的探頭結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了平面接觸繩聲束聚焦窄脈沖的效果，并可達(dá)到實(shí)用化程度，對(duì)提高檢測(cè)分辨率，抑制材料結(jié)構(gòu)噪聲，提高檢測(cè)精度和準(zhǔn)確性都有十分重要的意義，尤其對(duì)缺陷的定量檢測(cè)方面都有重要價(jià)值。
文檔編號(hào)G01N29/00GK85100708SQ85100708
公開(kāi)日1986年8月27日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者李明軒 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan