一种涡流与超声复合的测厚探头制造技术

本实用新型专利技术属于无损检测领域，公开了一种涡流与超声复合的测厚探头，包括外壳；外壳一端上设置保护层，保护层靠近外壳的一侧上依次设置延迟块和用于生成超声波的晶片，晶片的上下表面均设置镀银层，镀银层上设置晶片电极引线；保护层上开设通孔，通孔内设置壳体，壳体内部设置磁芯，磁芯上套设用于涡流检测的涡流线圈，涡流线圈上设置线圈引线；晶片电极引线和线圈引线均穿出外壳，并与外壳外壁上设置的接口连接。将涡流和超声探头集成在同一探头上，只需一次检测就可得到待测试透平叶片基体的厚度、TBCs陶瓷层的厚度以及TBCs金属层的厚度，克服了两次测量带来的位置误差，并显著提高了测量效率。高了测量效率。高了测量效率。

【技术实现步骤摘要】
一种涡流与超声复合的测厚探头


[0001]本技术属于无损检测领域，涉及一种涡流与超声复合的测厚探头。

技术介绍

[0002]燃气轮机透平叶片是将高温燃气的能量转化为燃气轮机对外做功的关键部件，透平叶片作为旋转部件在运行过程中需要承受高温、离心应力、气流冲击力以及振动应力等载荷的综合作用，为了降低透平叶片基体的工作温度，一般都在透平叶片基体表面覆盖热障涂层(TBCs)，可以有效降低透平叶片基体的工作温度，减缓热腐蚀等。在透平叶片制造和服役阶段，都需要对透平叶片基体及其TBCs的厚度和均匀性进行监测，判断制造质量是否合格，服役状态是否健康等。其中，透平叶片基体的厚度一般在10～30mm之间，TBCs陶瓷层厚度在150～300μm之间，TBCs金属层厚度100～200μm之间。
[0003]目前常用的测厚方法是超声回波法测量透平叶片基体及金属层厚度，涡流法测量TBCs陶瓷层厚度。但是，上述检测过程存在以下3点不足：1、透平叶片基体厚度超声测量和TBCs涂层厚度涡流测量分开进行，检测效率较低；2、由于不是同时测量，前后两次测量的位置、耦合状况以及探头压紧力难以完全一致，测得的透平叶片基体厚度和TBCs厚度往往不是同一位置的数值；3、常用的便携式涡流测厚仪只能测量TBCs陶瓷层厚度，对于TBCs金属层厚度无法测量。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服上述现有技术中，在测量透平叶片基体厚度及TBCs陶瓷层厚度时，检测效率较低，且检测结果不准确的缺点，提供一种涡流与超声复合的测厚探头。
[0005]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种涡流与超声复合的测厚探头，包括外壳；
[0007]外壳一端上设置保护层，保护层靠近外壳的一侧上依次设置延迟块和用于生成超声波的晶片，晶片的上下表面均设置镀银层，镀银层上设置晶片电极引线；
[0008]保护层上开设通孔，通孔内设置壳体，壳体内部设置磁芯，磁芯上套设用于涡流检测的涡流线圈，涡流线圈上设置线圈引线；
[0009]晶片电极引线和线圈引线均穿出外壳，并与外壳外壁上设置的接口连接。
[0010]本技术涡流与超声复合的测厚探头进一步的改进在于：
[0011]所述外壳的内壁上设置材质为环氧树脂加钨粉的背衬。
[0012]所述涡流线圈包括激励线圈和检测线圈，激励线圈和检测线圈间隔套设在磁芯上。
[0013]所述保护层的材质为有机玻璃。
[0014]所述保护层的厚度为晶片产生的超声波中心频率波长的四分之一。
[0015]所述接口为BNC接口或LEMO接口。
[0016]所述晶片的材质为压电复合材料，中心频率为5～10MHz。
[0017]所述磁芯的材质为软磁铁氧体，所述壳体和外壳的材质分别为铝或不锈钢，所述晶片电极引线和线圈引线均采用铜线。
[0018]所述磁芯的直径为1～2mm，所述延迟块为环形，高度为5～10mm。
[0019]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0020]本技术涡流与超声复合的测厚探头，将涡流和超声探头集成在同一探头上，只需一次检测就可得到待测试透平叶片基体的厚度、TBCs陶瓷层的厚度以及TBCs金属层的厚度。同时，由于是在一次测量中得到的厚度值，因此严格保证了测量值是在同一位置取得的，克服了两次测量带来的位置误差。此外，也克服了同一位置由于两次测量耦合状态的不同产生的测量误差，实现了透平叶片基体的厚度、TBCs陶瓷层的厚度以及TBCs金属层的厚度的高效精确测量。
[0021]进一步的，外壳的内壁上设置材质为环氧树脂加钨粉的背衬，填满整个外壳内壁，对晶片发射的反向超声波进行有效吸收，有效抑制晶片的余振，减小单个脉冲周期数，提高超声探测的纵向分辨力。
[0022]进一步的，磁芯材质选用软磁铁氧体，使电阻率，中高频损耗和成本更低。
[0023]进一步的，保护层材质选用有机玻璃，厚度约为超声波的中心频率波长的四分之一，进而获得较高的超声波透射率。
[0024]进一步的，晶片材质为压电复合材料，中心频率为5～10MHz，进而实现超声衰减和纵向分辨力的平衡，提高检测精度。
[0025]进一步的，磁芯的直径为1～2mm，延迟块为环形设计，高度为5～10mm，磁芯的直径保证了涡流测量的厚度范围尽量小，从而保证了测量的精度，延迟块的高度设计有效避开了近场区对超声测厚的干扰。
[0026]本技术涡流与超声复合的测厚方法，各厚度在同一位置进行测量，可保证所测的待测试透平叶片的TBCs陶瓷层、TBCs金属层、以及基体的厚度不因位置的变化而改变，消除了位置变化、耦合状况以及探头压紧力等带来的测量误差，极大的提升了测试精度。
附图说明
[0027]图1为本技术实施例的涡流与超声复合的测厚探头结构示意图；
[0028]图2为本技术实施例的涡流与超声复合的测厚探头结构俯视图；
[0029]图3为本技术实施例的涡流与超声复合的测厚探头工作原理示意图。
[0030]其中：1
‑
涡流探头；2
‑
超声探头；3
‑
壳体；4
‑
磁芯；5
‑
涡流线圈；501
‑
激励线圈；502
‑
检测线圈；6
‑
线圈引线；7
‑
保护层；8
‑
外壳；9
‑
接口；10
‑
晶片电极引线；11
‑
背衬；12
‑
晶片；13
‑
延迟块。
具体实施方式
[0031]为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应
当属于本技术保护的范围。
[0032]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0033]下面结合附图对本技术做进一步详细描述：
[0034]参见图1和2，本技术一实施例中，提供一种涡流与超声复合的测厚探头，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡流与超声复合的测厚探头，其特征在于，包括外壳(8)；外壳(8)一端上设置保护层(7)，保护层(7)靠近外壳(8)的一侧上依次设置延迟块(13)和用于生成超声波的晶片(12)，晶片(12)的上下表面均设置镀银层，镀银层上设置晶片电极引线(10)；保护层(7)上开设通孔，通孔内设置壳体(3)，壳体(3)内部设置磁芯(4)，磁芯(4)上套设用于涡流检测的涡流线圈(5)，涡流线圈(5)上设置线圈引线(6)；晶片电极引线(10)和线圈引线(6)均穿出外壳(8)，并与外壳(8)外壁上设置的接口(9)连接。2.根据权利要求1所述的涡流与超声复合的测厚探头，其特征在于，所述外壳(8)的内壁上设置材质为环氧树脂加钨粉的背衬(11)。3.根据权利要求1所述的涡流与超声复合的测厚探头，其特征在于，所述涡流线圈(5)包括激励线圈(501)和检测线圈(502)，激励线圈(501)和检测线圈(502)间隔套设在磁芯(4)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炯，肖俊峰，高斯峰，李永君，唐文书，南晴，高松，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：