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超聲波金屬探傷儀探頭的分類

超聲波金屬探傷儀探頭主要由壓電晶片組成。探頭可發射及接收超聲波。探頭由于其結構的不同可分為直探頭(縱波)、斜探頭(橫波)、表面波探頭(表面波)、蘭姆波探頭(蘭姆波)、可變角探頭(縱波、橫波、表面波、蘭姆波)、雙探頭(一個探頭發射,另一個探頭接收)、聚焦探頭(將聲波聚集為一細束)、水浸探頭(可浸在液體中)以及其它專用探頭(如探高壓瓷瓶的S型或扁平探頭或探人體用的醫用探頭)等。

1.超聲波金屬探傷儀探頭之一:直探頭 

直探頭也稱平探頭,可發射及接受縱波。

直探頭主要由壓電晶片、阻尼塊(吸收塊)及保護膜組成。

(1)壓電晶片 壓電晶片的厚度與超聲頻率成反比。例如鋯鈦酸鉛(PZT-5)的頻率厚度常數為1890千赫/毫米, 晶片厚度為1毫米時,自然頻率為1.89兆赫,厚度為0.7毫米時,自然頻率約2.5兆赫。電壓晶片的直徑與擴散角成反比。電壓晶片兩面敷有銀層,作為導電的極板,晶片底面接地線,晶片上面接導線引至電路上。

(2)保護膜 直探頭為避免晶片與工件直接接觸而磨損晶片,在晶片下粘合一層保護膜,有軟性保護和硬性保護 兩種。軟性的可用塑料薄膜(厚約0.3毫米),與表面粗糙的工件接觸較好。硬性可用不銹鋼片或陶瓷片。保護膜的厚度為二分之一波長的整數倍,聲波穿透率大。厚度為四分之一波長的奇數倍時,穿透率小。晶片與保護膜粘合后,探頭的諧振頻率將降低。保護膜與晶片粘合時,粘合層應盡可能的薄,不得滲入空氣。粘合劑的配方為 618環氧樹脂:二乙烯三胺:鄰苯二甲酸二丁酯=100:8:10 粘合后加一定的壓力,放置24小時,再在60℃~80℃溫度下烘干4小時。

(3)阻尼塊 阻尼塊又名吸收塊,其作用為降低降低晶片的機械品質系數,吸收聲能量。如果沒有阻尼塊,電振蕩脈沖停止時,壓電晶片因慣性作用,仍繼續振動,加長了超聲波的脈沖寬度,使盲區增大,分辨力差。吸收塊的聲阻抗等于晶片的聲阻抗時,效果佳,常用的吸收快配方如下 鎢粉:環氧樹脂:二乙烯三胺(硬化劑):鄰苯二甲酸二丁酯(增塑劑)=35克:10克:0.5克:1克 為使晶片和阻尼塊粘合良好,在灌澆前先用丙酮清洗晶片和晶片座表面,并加熱至60℃~80℃再行灌澆。無損檢測資源網環氧樹脂和鎢粉應充分混合均勻。灌澆后把探頭傾斜,使阻尼塊上表面傾斜20°左右,這樣可消除聲波在吸收塊上的發射,使熒光屏上雜波減少。

2.超聲波金屬探傷儀探頭之二:斜探頭

超聲波金屬探傷儀斜探頭可發射及接收橫波。 斜探頭主要由壓電晶片、阻尼塊和斜楔塊組成。晶片產生縱波,經斜楔傾斜入射到被測工件中,轉換為橫波。斜楔為有機玻璃,被測工件為鋼,斜探頭的角度(即入射角)在28°~61°之間時,在鋼中可產生橫波。斜楔的形狀應使聲波在斜楔中傳播時不得返回晶片,以免出現雜波。直探頭在液體中傾斜入射工件時,也能產生橫波。 

3.超聲波金屬探傷儀探頭之三:表面波探頭

表面探頭波可發射和接收表面波。

表面波探頭是斜探頭的一個特例。當入射角增大到某一角度,使在工件中橫波的折射角為90°時,在工件中可產生表面波,直探頭在液體中傾斜入射工件時,也能產生表面波。

4.超聲波金屬探傷儀探頭之四:蘭姆波探頭

可發射和接收蘭姆波,也是斜探頭的一個特例。當入射角達到一定角度時,在工件中產生蘭姆波,直探頭在液體中傾斜入射工件時,也能產生蘭姆波。

5.超聲波金屬探傷儀探頭之五:可變角探頭

可變角探頭可連續改變入射角,以產生縱波,橫波,表面波和蘭姆波。壓電晶片固定在半圓楔塊上,半圓楔快又置于大楔塊的圓洞內,空隙處注有油,以作導聲耦合劑。半圓楔塊轉動時,入射角即改變。

6.超聲波金屬探傷儀探頭之六:雙晶探頭

超聲波金屬探傷儀雙雙晶探頭,又稱組合探頭,兩塊壓電晶片裝在一個探頭架內,無損檢測資源網一個晶片發射,另一個接收。雙探頭發射及接收縱波,晶片下的延遲塊使聲波延遲一段時間后射入工件,這樣可探測近表面的缺陷并可提高分辨力。兩塊晶片有一傾角(一般約3°~18°),兩晶片聲場重合部分(陰影部分),是探傷靈敏度較高的部位。

7.超聲波金屬探傷儀探頭之七:水浸探頭

可在水中探傷,其結構與直探頭相似,只是探頭較長,以便浸在水中,保護膜也可去掉。

8.超聲波金屬探傷儀探頭之八:聚焦探頭 

可將超聲波聚集成一細束(線狀或點狀),在焦點處聲能集中,可提高探傷靈敏度及分辨力。聚焦探頭多用于液浸法自動化探傷。探頭發射縱波,但在液體中傾斜入射到工件時,由于入射角的不同,在工件中可產生橫波、表面波或蘭姆波,根據需要而定。超聲聚焦有二種方法:一種是將壓電晶片做成凹面,發射的聲波直接聚焦。


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