一种超声波纵波和横波测试击发探头及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种超声波纵波和横波测试击发探头及其制造方法，击发探头，包括第一质量块、激振部分、第二质量块、第三质量块、固定件、外绝缘层和引线；所述第一质量块、所述激振部分、所述第二质量块和所述第三质量块自上而下顺序连接并由所述固定件固定；所述引线从所述激振部分引出；所述外绝缘层设置于所述激振部分的外周且覆盖面大于所述激振部分的外表面；所述第三质量块的下端为顶点向下的圆锥体，所述圆锥体的顶点为发射触点。本发明专利技术的探头采用点触式构造，相较于传统的击发探头的面接触，点接触方式优势明显。一方面可通过改变击发方向的方式,让纵波或横波能量最大化；另一方面，点触式更能让击发能量集中，有能量聚焦效应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声波纵波和横波测试领域，尤其涉及一种既能用于工民建的无损检测、水电工程的岩体测试，又能用于实验室的试块、试件测试的超声波纵波和横波测试击发探头。
技术介绍
目前，进行纵波和横波测试时采用的击发探头都为面接触方式，由于击发探头接触面与被击振介质不能全面积接触，这样一方面在计算击发和接收之间的距离时就存在一定的误差，对随后计算出的弹性参数的准确性产生影响，特别是实验室对小试块(或试件)测试成果影响更大;另一方面面接触击发时，由于击发方向固定，为获取纵波和横波两个参数需分别采用纵、横波接收探头，且击发的纵波和横波能量不可能同时最大化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既能用于工民建的无损检测、水电工程的岩体测试，又能用于实验室的试块、试件测试的超声波纵波和横波测试击发探头及其制造方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:—种超声波纵波和横波测试击发探头，包括第一质量块、激振部分、第二质量块、第三质量块、固定件、外绝缘层和引线;所述第一质量块、所述激振部分、所述第二质量块和所述第三质量块自上而下顺序连接并由所述固定件固定;所述引线从所述激振部分引出；所述外绝缘层设置于所述激振部分的外周且覆盖面大于所述激振部分的外表面;所述第三质量块的下端为顶点向下的圆锥体，所述圆锥体的顶点为发射触点。优选的，所述激振部分主要由两组四片压电陶瓷环片组成，所述两组四片压电陶瓷环片分别是第一压电陶瓷环片、第二压电陶瓷环片、第三压电陶瓷环片和第四压电陶瓷环片;所述第一压电陶瓷环片、所述第二压电陶瓷环片、所述第三压电陶瓷环片和所述第四压电陶瓷环片自上而下依次叠加;每两个压电陶瓷环片之间设有电极片。优选的，设置于所述第一压电陶瓷环片的正极和所述第二压电陶瓷环片的正极之间的电极片为第一电极片，设置于所述第三压电陶瓷环片的正极和所述第四压电陶瓷环片的正极之间的电极片为第三电极片，设置于所述第二压电陶瓷环片的负极和所述第三压电陶瓷环片的负极之间的电极片为第二电极片;所述第一压电陶瓷环片的负极与所述第一质量块连接，所述第四压电陶瓷环片的负极与所述第二质量块连接;所述第二电极片与负极引线连接，所述第一电极片和所述第三电极片均与正极引线连接。优选的，所述两组四片压电陶瓷环片的内环直径大于所述固定件的直径，且所述两组四片压电陶瓷环片内环侧与所述固定件之间形成空腔。优选的，所述固定件为螺栓，所述第一质量块中间设有能容纳所述螺栓穿过的通孔，所述第二质量中间设有能容纳所述螺栓穿过的通孔，所述第三质量块中间设有与所述螺栓配合的螺孔。优选的，所述外绝缘层覆盖了整个所述激振部分和部分第一质量块和部分第二质量块，所述引线分别从所述外绝缘层与所述第一质量块之间引出。优选的，所述第一质量块为碳钢材质，所述第二质量块为铝材质，所述第三质量块为碳钢材质;所述第一质量块的质量大于所述第二质量块和第三质量块的质量之和。优选的，所述圆锥体的锥角为45-60度。优选的，所述螺栓为金属材质，所述外绝缘层为绝缘橡胶材质。所述的超声波纵波和横波测试击发探头的制造方法，包括以下步骤:将第一质量块、第一压电陶瓷环片、第一电极片、第二压电陶瓷环片、第二电极片、第三压电陶瓷环片、第三电极片、第四压电陶瓷环片、第二质量块依次套设在螺栓上且各所述压电陶瓷环片与所述螺栓之间形成空腔，然后所述螺栓与所述第三质量块通过螺扣锁紧固定，进而使第一质量块、第一压电陶瓷环片、第一电极片、第二压电陶瓷环片、第二电极片、第三压电陶瓷环片、第三电极片、第四压电陶瓷环片、第二质量块、第三质量块依次紧密固定连接;其中每一部件的结合面上均涂有硅油耦合，且所述第一压电陶瓷环片的负极与所述第一质量块连接，所述第一压电陶瓷环片的正极与第一电极片连接，所述第二压电陶瓷环片的正极与第一电极片连接，所述第二压电陶瓷环片的负极与第二电极片连接，所述第三压电陶瓷环片的负极与第二电极片连接，所述第三压电陶瓷环片的正极与第三电极片连接，所述第四压电陶瓷环片的正极与所述第三电极片连接，所述第四压电陶瓷环片的负极与所述第二质量块连接;紧固连接后在所述第二电极片上焊接负极引线，所述负极引线同时与第一质量块、所述螺栓、所述第二质量块和所述第三质量块导电连接，在所述第一电极片和所述第三电极片上焊接正极引线，最后套设外绝缘层，所述外绝缘层覆盖住所有压电陶瓷环片和电极片，同时覆盖住第一质量块的部分和第二质量块的部分，将所述正极引线和所述负极引线从所述第一质量块和所述外绝缘层之间引出。本专利技术的有益效果是:本专利技术的击发探头为超声波纵波和横波测试击发探头，本专利技术的探头采用点触式构造，相较于传统的击发探头的面接触，点接触方式优势明显。一方面可通过改变击发方向的方式，让纵波或横波能量最大化;另一方面，点触式更能让击发能量集中，有能量聚焦效应。因此可以极大地减小测试误差。既能用于工民建的无损检测、水电工程的岩体测试，又能用于实验室的试块、试件的测试。【附图说明】图1是本专利技术的超声波纵波和横波测试击发探头的结构示意图；其中:1---负极引线;2—螺栓;3—负极引线;4—第一质量块;5—外绝缘层；6—第一压电陶瓷环片;7—第二压电陶瓷环片;8—第三压电陶瓷环片;9—第四压电陶瓷环片；10---第二质量块;11---第三质量块;12---发射触点；13---空腔。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所述本专利技术公开了一种超声波纵波和横波测试击发探头，包括第一质量块、激振部分、第二质量块、第三质量块、固定件、外绝缘层和引线;所述第一质量块、所述激振部分、所述第二质量块和所述第三质量块自上而下顺序连接并由所述固定件固定;所述引线从所述激振部分引出；所述外绝缘层设置于所述激振部分的外周且覆盖面大于所述激振部分的外表面;所述第三质量块的下端为顶点向下的圆锥体，所述圆锥体的顶点为发射触点。在本实施例中所述圆锥体的锥角优选为45-60度。发射触点为机械振动能量的传递点。所述激振部分主要由两组四片压电陶瓷环片组成，所述两组四片压电陶瓷环片分别是第一压电陶瓷环片、第二压电陶瓷环片、第三压电陶瓷环片和第四压电陶瓷环片;所述第一压电陶瓷环片、所述第二压电陶瓷环片、所述第三压电陶瓷环片和所述第四压电陶瓷环片自上而下依次叠加;每两个压电陶瓷环片之间设有电极片。设置于所述第一压电陶瓷环片的正极和所述第二压电陶瓷环片的正极之间的电极片为第一电极片，设置于所述第三压电陶瓷环片的正极和所述第四压电陶瓷环片的正极之间的电极片为第三电极片，设置于所述第二压电陶瓷环片的负极和所述第三压电陶瓷环片的负极之间的电极片为第二电极片;所述第一压电陶瓷环片的负极与所述第一质量块连接，所述第四压电陶瓷环片的负极与所述第二质量块连接;所述第二电极片与负极引线连接，所述第一电极片和所述第三电极片均与正极引线连接。脉冲高压作用于激振部分上而产生机械振动。所述两组四片压电陶瓷环片的内环直径大于所述固定件的直径，且所述两组四片压电陶瓷环片内环侧与所述固定件之间形成空腔。所述固定件为螺栓，所述第一质量块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波纵波和横波测试击发探头，其特征在于，包括第一质量块、激振部分、第二质量块、第三质量块、固定件、外绝缘层和引线；所述第一质量块、所述激振部分、所述第二质量块和所述第三质量块自上而下顺序连接并由所述固定件固定；所述引线从所述激振部分引出；所述外绝缘层设置于所述激振部分的外周且覆盖面大于所述激振部分的外表面；所述第三质量块的下端为顶点向下的圆锥体，所述圆锥体的顶点为发射触点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：艾宝利，刘善军，韩连发，王世学，常伟，
申请(专利权)人：中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11