本发明专利技术属于复合材料结构无损检测技术，涉及一种用于复合材料检测的超声探头的换能传感器。其特征在于，所说的声透镜[3]由环氧树脂制造；所说的压电晶体[2]由压电单晶体材料制造；所说的声阻尼块[4]的材料由钨粉、氧化硅纳米颗粒和环氧树脂混合组成；所说的声阻尼块[4]与压电晶体[2]按一定的体积比制造。本发明专利技术提出了一种高分辨率无盲区的用于复合材料检测的超声探头的换能传感器，提高了复合材料缺陷检测的能力，以及对复合材料中相近铺层缺陷的定量识别和深度定位能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料结构无损检测技术，涉及一种用于复合材料检测的超声探头的换能传感器。
技术介绍
随着复合材料等在航空、航天、民航、交通、建筑、电力等工业领域的广泛应用，基于复合材料等结构设计和结构制造的许多关键工程结构、复杂结构不断在工程上得到装机应用，一般采用超声方法对复合材料结构件进行缺陷检测。目前的一种用于复合材料检测的超声探头的换能传感器结构参见图1，它由壳体I、压电晶体2、声透镜3、声阻尼块4、插座5、负电极引线6和正电极引线7组成；壳体I是一个非金属材料制造的圆筒，在圆筒的外表面有一个沿壳体I轴向伸展的引线槽la，在引线槽Ia的槽底、靠近壳体I下端的位置有一个与壳体I内孔贯通的穿线孔lb，声透镜3是单面凹透镜，声透镜3镶嵌在壳体I的下端口内，声透镜3的外圆周面与壳体I的内圆周面粘接为整体，声透镜3的凹面朝下；压电晶体2位于声透镜3的上面，压电晶体2的下表面与声透镜3的上表面贴合并粘接，负电极引线6的下端与压电晶体2的下表面焊接，负电极引线6从上述壳体I的穿线孔Ib进入引线槽la，负电极引线6的上端从引线槽Ia的上槽口穿出后与插座5的一个接线端焊接，正电极引线7的下端与压电晶体2上表面的中心焊接，正电极引线7的上端从壳体I的上端口伸出后与插座5的另一个接线端焊接，在壳体I内、压电晶体2的上面灌注有声阻尼块4。 所说的声透镜3 —般由聚苯乙烯或者石英制造；所说的压电晶体2 —般由PZT压电陶瓷材料制造；所说的声阻尼块4的材料配方与改性一般不公开；所说的声阻尼块4与压电晶体 2的体积比配方一般不公开。目前的超声换能传感器的缺点是产生的超声脉冲波为一个由多个脉冲周期组成的多周脉冲声波信号，进而使超声检测表面盲区显著增加，一般在2_ 左右，使分辨率降低，而且阻尼特性不稳定。而单层复合材料铺层的厚度一般约O. 13mm,当缺陷位于距离复合材料表面I 2mm厚以内时,来自缺陷的反射声波信号被淹没在来自被检测复合材料表面的声波反射信号中而无法识别，导致复合材料缺陷不能检出；同时对复合材料中相近铺层缺陷的定量识别和深度定位困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种高分辨率无盲区的用于复合材料检测的超声探头的换能传感器，以提高复合材料缺陷检测的能力，以及对复合材料中相近铺层缺陷的定量识别和深度定位能力。本专利技术的技术方案是用于复合材料检测的超声探头的换能传感器，它由壳体I、 压电晶体2、声透镜3、声阻尼块4、插座5、负电极引线6和正电极引线7组成；壳体I是一个非金属材料制造的圆筒，在圆筒的外表面有一个沿壳体I轴向伸展的引线槽la，在引线槽Ia的槽底、靠近壳体I下端的位置有一个与壳体I内孔贯通的穿线孔lb，声透镜3是单面凹透镜，声透镜3镶嵌在壳体I的下端口内，声透镜3的外圆周面与壳体I的内圆周面粘接为整体，声透镜3的凹面朝下；压电晶体2位于声透镜3的上面，压电晶体2的下表面与声透镜3的上表面贴合并粘接，负电极引线6的下端与压电晶体2的下表面焊接，负电极引线6从上述壳体I的穿线孔Ib进入引线槽la，负电极引线6的上端从引线槽Ia的上槽口穿出后与插座5的一个接线端焊接，正电极引线7的下端与压电晶体2上表面的中心焊接， 正电极引线7的上端从壳体I的上端口伸出后与插座5的另一个接线端焊接，在壳体I内、 压电晶体2的上面灌注有声阻尼块4 ;其特征在于，(I)所说的声透镜3由环氧树脂制造；(2)所说的压电晶体2由单晶压电材料制造；(3)所说的声阻尼块由下述材料制造该材料由钨粉、环氧树脂和氧化硅纳米颗粒混合组成,环氧树脂的重量占材料重量的25% 50%，氧化硅纳米颗粒的重量占材料重量的1_2%，余量为钨粉；钨粉的纯度不小于99%，钨粉的粒度不小于200目；(4)所说的声阻尼块与压电晶体的体积比为6X IO4 12X 104。本专利技术的优点是提出了一种高分辨率无盲区的用于复合材料检测的超声探头的换能传感器，提高了复合材料缺陷检测的能力，以及对复合材料中相近铺层缺陷的定量识别和深度定位能力。附图说明图I是本专利技术的结构示意图。图2是壳体I的轴侧结构示意图。具体实施例方式下面对本专利技术做进一步详细说明。参见图1，用于复合材料检测的超声探头的换能传感器，它由壳体I、压电晶体2、声透镜3、声阻尼块4、插座5、负电极引线6和正电极引线 7组成；壳体I是一个非金属材料制造的圆筒，在圆筒的外表面有一个沿壳体I轴向伸展的引线槽la，在引线槽Ia的槽底、靠近壳体I下端的位置有一个与壳体I内孔贯通的穿线孔 Ib,声透镜3是单面凹透镜,声透镜3镶嵌在壳体I的下端口内，声透镜3的外圆周面与壳体I的内圆周面粘接为整体，声透镜3的凹面朝下；压电晶体2位于声透镜3的上面，压电晶体2的下表面与声透镜3的上表面贴合并粘接，负电极引线6的下端与压电晶体2的下表面焊接，负电极引线6从上述壳体I的穿线孔Ib进入引线槽la，负电极引线6的上端从引线槽Ia的上槽口穿出后与插座5的一个接线端焊接，正电极引线7的下端与压电晶体2 上表面的中心焊接，正电极引线7的上端从壳体I的上端口伸出后与插座5的另一个接线端焊接，在壳体I内、压电晶体2的上面灌注有声阻尼块4 ;其特征在于，(I)所说的声透镜3由环氧树脂制造；(2)所说的压电晶体2由单晶压电材料制造；(3)所说的声阻尼块由下述材料制造该材料由钨粉、环氧树脂和氧化硅纳米颗粒混合组成,环氧树脂的重量占材料重量的25% 50%，氧化硅纳米颗粒的重量占材料重量的1_2%，余量为钨粉；钨粉的纯度不小于99%，钨粉的粒度不小于200目；(4)所说的声阻尼块与压电晶体的体积比为6X104 12X104。本专利技术的工作原理是4(I)由外部超声检测仪器，如北京航空制造工程研究所生产的FCC系列或者MUT系列复合材料超声检测仪器，通过插座5中的负电极引线6和正电极引线7，给压电晶体2施加一个激励电脉冲，压电晶体2在此激励脉冲作用下，通过压电晶体2自身的压电效应，产生超声脉冲声波，通过声阻尼块4对压电晶体2产生超声脉冲声波的时域特性进行改性，使压电晶体2产生超声脉冲声波达到单周特性，进而提高超声换能传感器的分辨率，减少超声表面检测盲区；通过声透镜3对压电晶体2产生的超声脉冲声波进行聚焦，形成聚焦脉冲声束；通过声学耦合介质，如水，将经过声透镜3聚焦后的聚焦脉冲声波传播到被检测复合材料中，进而在被检测复合材料中形成超声检测用的超声入射脉冲声波。(2)入射脉冲声波在被检测复合材料中产生的反射声波沿着与入射声波相反的方向传播到声透镜3，再经声透镜3传播到压电晶体2，压电晶体2将该反射脉冲声波信号换能为电信号，经插座5中的负电极引线6和正电极引线7，将转换后的超声脉冲信号传送到外部超声检测仪器，如FCC系列或者MUT系列复合材料超声检测仪器，进行超声检测信号的处理和识别，进而实现复合材料的缺陷检测。由于本专利技术的用于复合材料检测的超声探头的换能传感器发射和接收的超声脉冲信号具有单周特性，因此①使超声表面检测盲区达到复合材料单个铺层的厚度，约O. 13mm,即当被检测复合材料在第一个铺层界面出现了缺陷，利用本专利技术的用于复合材料检测的超声探头的换能传感器，都能检测该铺层的缺陷，进而实现对复合材料进行无表面检测盲区的超声检测；②能够接收和区分被检测复合材料中相本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘松平，刘菲菲，孟秋杰，曹正华，白金鹏，李乐刚，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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