[其他]一種平面接觸繩聲束窄脈沖探頭

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000000708
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1003472B
• 公開（公告）日: 1989-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 李明軒
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種平面接觸繩聲束，窄脈沖探頭的設計方法，采用高斯形變截面外圓環(huán)發(fā)射，內(nèi)平面薄圓片接收的探頭結構，實現(xiàn)了平面接觸繩聲束聚焦窄脈沖的效果，并可達到實用化程度，對提高檢測分辨率，抑制材料結構噪聲，提高檢測精度和準確性都有十分重要的意義，尤其對缺陷的定量檢測方面都有重要價值。

本發(fā)明屬于超聲無損檢測和醫(yī)學診斷用的一種新型探頭。

在工業(yè)無損檢測中，為了分辨橫向兩個相鄰的缺陷需要細的聲束，分辨縱向兩個相鄰的缺陷需要窄的脈沖。為了獲取細的聲束，現(xiàn)在實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附近有很短的一段較細的聲束，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。為了避免單一晶片發(fā)射接收始脈沖帶來的探測盲區(qū)，提高縱向分辨率、發(fā)射效率與接收靈敏度，日本人竹內(nèi)真一在其專利（JP昭58-178253）中，把發(fā)射和接收分開，作出一個晶片反射，另一個晶片接收，但這種結構不能做到聲束聚焦和提高橫向靈敏度。而英國人J·P·Weight在專利UK Patent NO.2094100A（1982）和蘇聯(lián)人A·X·Bonuлku1978年在дeфekmockonue（NO.2）以及ro·A·KohyputbeB在1978年дeΦekmockonue（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聲束發(fā)射，也可以同時作接收，但靈敏度太低，因而作又發(fā)又收使用尚無實用價值。為了獲取窄脈沖，多年來，人們一直在設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)氧樹脂背襯材料聲阻抗相差太遠，作到匹配還存在相當大的困難。

一般細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)，雖然可以得到長的細聲束，但聚焦效果不好，而且只能用作發(fā)射，不能同時用作接收，缺乏實用性也得不到窄脈沖。

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，采用了高斯形變截面園環(huán)壓電片（1）作發(fā)射，園環(huán)壓電片（1）是以Kt（縱向機電耦合系數(shù)）大，Kp（橫向機電耦合系數(shù)）也大的壓電陶瓷材料如PzT（鋯鈦酸鉛）加工成外邊緣光滑而中心對稱，內(nèi)邊緣呈鋸齒形而中心不對稱的部件。這樣在加電壓時，不但增加了輻射帶寬，而且減弱了內(nèi)邊緣波和平面波，加強了外邊緣波的聚焦效果，從而獲取了更細的繩聲束和窄脈沖。在園環(huán)中央設置一個園形平面壓電片（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（鈦酸鉛）加工成外邊緣呈鋸齒的非中心對稱的部件，在變截面園環(huán)壓電片（1）與園形壓電片（2）之間設置一個隔聲層（5）和一個金屬層（3），以達到聲屏蔽和電屏蔽的效果。這樣的結構達到了實用化的程度，從而解決了已有技術中尚待解決的問題。本發(fā)明所提供的探頭，對提高檢測分辨率，抑制材料結構的噪聲，提高檢測精度和準確性等方面都有十分重要的意義，尤其是對缺陷的定量檢測有著重要的實用價值。

附圖為本發(fā)明設計探頭剖面圖。

本發(fā)明所提供的一個具體實例由附圖給出。它的主要部件有：高斯形變截面園環(huán)形壓電片（1），其兩個表面可以鍍有電極（7）（8），電極（7）引出導線（13）接激勵源，電極（8）接金屬外殼（11）作發(fā)射地線。園形平面壓電片（2）的兩個表面鍍有電極（9）（10），電極（9）引出導線（12），電極（10）引出導線（14）作接收地線。用鎢紛加環(huán)氧樹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）底面粘有保護膜（4），在園環(huán)壓電片（1）和園形壓電片（2）之間設置隔聲層（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，也可以用鍍在園環(huán)壓電片內(nèi)壁與接地電極（8）相連的電極代替。保護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）相連的接地電極來代替。