CN201408181Y - 具有圆拱形楔块的压力管道弯头超声波探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有圆拱形楔块的压力管道弯头超声波探头，由外壳、阻尼块、楔块和压电晶片组成，楔块安装在外壳的下端部，该楔块上端部凸起的一侧斜面表面固装压电晶片，该压电晶片上套装有阻尼块，压电晶片表面的导电镀层通过电缆与嵌装在外壳上的同轴电缆连接，在外壳内剩余的空间内填充吸声材料，其中所述楔块的下端面制成圆拱形。本实用新型结构简单、成本低廉，通过同轴电缆与后端的显示设备连接，由于其具有圆拱形的楔块，能更好的与压力管道弯头表面贴合，能探测出管道内部微小的损伤，而且灵敏度高，同时能适用于电厂内常见的不同直径的压力管道弯头内部损伤的检测。
Description
技术领域
本实用新型属于材料探伤设备领域，尤其是一种具有圆拱形楔块的压力管道弯头超声波探头。
背景技术
对于建筑材料及金属管道来说，长时间的在特殊环境或条件下使用后容易出现材料内部的损伤，比如：需要承受高温高压的电厂内使用的压力管道等。目前，对于材料内部损伤检测是通过超声波来实现的，较常见的是由超声波探头和显示设备组成，二者之间通过同轴电缆传递信号。其中超声波探头的结构是：主要由外壳、楔块和压电晶片组成，楔块安装在外壳的下端部，该楔块上端凸起的一侧斜面表面固装压电晶片，在压电晶片上套装有阻尼块，压电晶片通过电缆与同轴电缆连接，在外壳内剩余的空间内填充吸声材料，上述楔块为有机玻璃材料制成，在实际使用时，楔块的下端面为平板式，对具有较大表面积且较平坦的部件进行内部探伤时非常方便，但对于表面积较小、外缘曲率较高的管道来说，上述带有平板式楔块结构的超声波探头就非常不方便了，而且由于二者接触不是很紧密，检测的结果易出现误差。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉，能适用于常见不同直径压力管道弯头且可以进行精确检测的具有圆拱形楔块的压力管道弯头超声波探头。
本实用新型采取的技术方案是：
一种具有圆拱形楔块的压力管道弯头超声波探头，由外壳、阻尼块、楔块和压电晶片组成，楔块安装在外壳的下端部，该楔块上端部凸起的一侧斜面表面固装压电晶片，该压电晶片上套装有阻尼块，压电晶片表面的导电镀层通过电缆与嵌装在外壳上的同轴电缆连接，在外壳内剩余的空间内填充吸声材料，其特征在于：所述楔块的下端面制成圆拱形。
而且，所述楔块圆拱形下端面的曲率半径R为66.5mm或79.5mm。
而且，所述压电晶片的表面积S为9×9mm2或13×13mm2。
而且，所述压电晶片的工作频率是：
当S为9×9mm2时，压电晶片的工作频率F为5MHz；
当S为13×13mm2时，压电晶片的工作频率F为2.5MHz。
本实用新型的优点和积极效果是：
1.本探头主要由外壳、阻尼块、楔块和压电晶片组成，与现有探头的区别在于楔块的下端面制成圆拱形，而且该圆拱形的曲率半径可以是66.5mm或79.5mm，具有该两个曲率半径的探头可以适用于目前电厂内常用的压力管道弯头，在实际使用中，检测人员不需要携带大量不同尺寸的探头，非常的方便。
2.本探头中压电晶片的表面积S可以是9×9mm2或13×13mm2，该两种尺寸的压电晶片适用于电厂内常用的不同厚度的压力管道弯头，检测人员不需要携带大量压电晶片尺寸不同的探头，非常的方便。
3.本探头中压电晶片的工作频率F与表面积S相互配合使用，使探头能探查出电厂压力管道弯头内部的微小损伤，其检测结果更准确，灵敏度更高。
4.本实用新型结构简单、成本低廉，通过同轴电缆与后端的显示设备连接，由于其具有圆拱形的楔块，能更好的与压力管道弯头表面贴合，能探测出管道内部微小的损伤，而且灵敏度高，同时能适用于电厂内常见的不同直径的压力管道弯头内部损伤的检测。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是面板曲率半径的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本实用新型进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本实用新型的保护范围。
一种具有圆拱形楔块的压力管道弯头超声波探头，如图1所示，由外壳6、阻尼块3、楔块7和压电晶片5组成，楔块安装在外壳的下端部，在楔块上端部凸起的一侧斜面表面固装压电晶片，在压电晶片上套装有阻尼块，压电晶片上、下表面的导电镀层通过电缆2与嵌装在外壳上的同轴电缆1连接，在外壳内剩余的空间内填充吸声材料4，本实用新型的创新在于：楔块的下端面制成圆拱形。
该具有圆拱形下端面的楔块的曲率半径如图2所示，曲率半径R选择的依据是：
超声波探伤属于接触法探伤，为获得最佳检测灵敏度一般要求所用探头的表面与被检工件表面接触良好。因此要求楔块圆拱形下端面的曲率半径与被检工件的外缘曲率相吻合，根据现场试验得出R＝66.5mm或R＝79.5mm，该两个曲率半径的楔块可以适用于电厂常用的φ133、φ159和φ219等管道弯头。
在检测同一厚度的工件时，同现有的平板式探头相比较，超声波在本实施例中探头内传输的声程更长，为了保证足够的检测灵敏度，压电晶片尺寸应尽量大一些，电厂内使用的管道弯头的厚度一般分为薄板(16mm以下)与中厚板(16mm-46mm之间)两种，由此设计出压电晶片的表面积S为9×9mm2或13×13mm2以适应不同管壁厚度。
探伤过程中频率越高，波长越短，越有利于发现微小缺陷。电厂管道弯头的材质一般适合频率范围2.5～5.0MHz，同时为兼顾1.64N的效应(N为横波探头近场长度)及探头自身信噪比的指标要求，设计出压电晶片的工作频率是：
当S为9×9mm2时，压电晶片的工作频率F为5MHz，当S为13×13mm2时，压电晶片的工作频率F为2.5MHz。
本实用新型的工作原理是：
检测人员选用曲率半径适当的探头，并将探头放置在待测试管道弯头的表面，将探头通过同轴电缆连接超声波发生器(超声波探伤仪)，在逆压电效应下，压电晶片在振荡的电信号下发生机械振动，产生超声波，超声波透入楔块中，在楔块与接触的工件表面界面上(通常在探头和工件表面间施加耦合剂以保证声特性)发生折射，使超声波进入工件中进行检测；当有回波信号时，回波(机械波)在介质界面发生折射后，能量传递给压电晶片，在压电效应的作用下，机械信号转化成电信号，通过同轴电缆传递给示波器显示出来。
Claims (4)
1、一种具有圆拱形楔块的压力管道弯头超声波探头，由外壳、阻尼块、楔块和压电晶片组成，楔块安装在外壳的下端部，该楔块上端部凸起的一侧斜面表面固装压电晶片，该压电晶片上套装有阻尼块，压电晶片表面的导电镀层通过电缆与嵌装在外壳上的同轴电缆连接，在外壳内剩余的空间内填充吸声材料，其特征在于：所述楔块的下端面制成圆拱形。
2、根据权利要求1所述的具有圆拱形楔块的压力管道弯头超声波探头，其特征在于：所述楔块圆拱形下端面的曲率半径R为66.5mm或79.5mm。
3、根据权利要求1所述的具有圆拱形楔块的压力管道弯头超声波探头，其特征在于：所述压电晶片的表面积S为9×9mm2或13×13mm2。
4、根据权利要求3所述的具有圆拱形楔块的压力管道弯头超声波探头，其特征在于：所述压电晶片的工作频率是：
当S为9×9mm2时，压电晶片的工作频率F为5MHz；
当S为13×13mm2时，压电晶片的工作频率F为2.5MHz。
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