专利名称：一种用于检测复合材料r区的超声探头的制作方法
技术领域：
本发明属于复合材料结构无损检测技术，涉及一种用于检测复合材料R区的超声探头。
背景技术：
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，由于结构设计或承载考虑，在这类结构的过渡区或者连接部位会形成各种各样的R区，这是无损检测时的难接近区，这些R区在复合材料等结构中起到非常重要的结构连接和载荷分配与承力作用，工程上，要求必须对结构R区进行无损检测。目前国际上主要采用超声方法解决复合材料等工程中R区的无损检测问题。为此，必须使入射声波能够有效地传播到R区，同时又能使入射声波在可能存在的缺陷周围形成足够的敏感反射和明确或者清晰的信号特征，保证超声探头在复合材料中没有表面检测盲区，而且扫查过程中，超声探头要与R区耦合良好。目前所采用的用于检测复合材料R区的超声探头参见图1，它由封盖
1、插座2、外壳3、超声换能传感器4和延时块9组成。外壳3的形状为一个圆筒，在外壳3的上部有贯通外壳侧壁的插座安装孔，插座2固定在插座安装孔内；在外壳3的上端口封盖着上盖1，上盖I通过胶接或者螺纹与外壳3连接；在外壳3内安装有圆柱形的超声换能传感器4，其外径与外壳3的内径间隙配合，超声换能传感器4的引线与插座2的接线端子焊接；在外壳3的下部有带有外螺纹的环形凸台3a，延时块9封盖住外壳3的下端口，延时块9与外壳3通过胶接或者螺纹连接。延时块9与被检测复合材料零件R区表面刚性接触，由于复合材料及R区表面凹凸不平，这种刚性接触，很难保证延时块9表面与复合材料及R区表面形成良好稳定的声学耦合，因此，这种刚性耦合效果差。检测人员手持超声探头检测时，难以实现超声探头的延时块9表面与被检测复合材料及R区表面的良好声学耦合，从而难以保证超声探头在被检测复合材料及R区内形成稳定的超声检测信号，严重影响检测效果，容易导致漏检和误判。

发明内容
本发明的目的是提出一种用于检测复合材料R区的超声探头，以便保证超声探头在扫查过程中与被检测复合材料R区表面形成稳定的声波耦合，进而保证形成稳定的超声检测信号，提高检测效果，避免漏检和误判。本发明的技术方案是用于检测复合材料R区的超声探头，包括由封盖I、插座2、外壳3和超声换能传感器4组成的探头主体,外壳3的形状为一个圆筒,在外壳3的上部有贯通外壳侧壁的插座安装孔，插座2固定在插座安装孔内；在外壳3的上端口封盖着上盖I，上盖I通过胶接或者螺纹与外壳3连接；在外壳3内安装有圆柱形的超声换能传感器4，其外径与外壳3的内径间隙配合，超声换能传感器4的引线与插座2的接线端子焊接；在外壳3的下部有带有外螺纹的环形凸台3a ;其特征在于
(I)在外壳3的下端面上有一个外径小于外壳3外径的、向下凸出外壳3下端面的环形螺套3b，环形螺套3b的内径与外壳3的内径相等，超声换能传感器4的下端面与环形螺套3b的下端口齐平；(2)有一个有密封圈5、水囊6和水囊套7组成的耦合体；水囊6是一个空心构件，水囊6有上段的圆柱段和下段的圆锥段连接形成，在上段的圆柱段内有内螺纹，该内螺纹拧在外壳3下端面的环形螺套3b上，密封圈5位于环形螺套3b的下端面与水囊6的圆柱段内螺纹根部的台阶端面之间，水囊6圆锥段的锥尖部分为封闭球面，在水囊6的内腔中充满液体，水囊套7是一个圆 锥形的硅橡胶套，水囊套7的内腔形状与水囊6圆锥段的形状相配合，水囊套7套在水囊6圆锥段的外面。本发明的优点是能保证超声探头在扫查过程中与被检测复合材料R区表面形成稳定的声波耦合，进而保证形成稳定的超声检 测信号，提高了检测效果，避免了漏检和误判。


图I是目前一种用于检测复合材料R区的超声探头的结构示意图。图2是本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面对本发明做进一步详细说明。参见图2，用于检测复合材料R区的超声探头，包括由封盖I、插座2、外壳3和超声换能传感器4组成的探头主体，外壳3的形状为一个圆筒，在外壳3的上部有贯通外壳侧壁的插座安装孔，插座2固定在插座安装孔内；在外壳3的上端口封盖着上盖1，上盖I通过胶接或者螺纹与外壳3连接；在外壳3内安装有圆柱形的超声换能传感器4，其外径与外壳3的内径间隙配合，超声换能传感器4的引线与插座2的接线端子焊接；在外壳3的下部有带有外螺纹的环形凸台3a ;其特征在于(I)在外壳3的下端面上有一个外径小于外壳3外径的、向下凸出外壳3下端面的环形螺套3b，环形螺套3b的内径与外壳3的内径相等，超声换能传感器4的下端面与环形螺套3b的下端口齐平；(2)有一个有密封圈5、水囊6和水囊套7组成的耦合体；水囊6是一个空心构件，水囊6有上段的圆柱段和下段的圆锥段连接形成，在上段的圆柱段内有内螺纹，该内螺纹拧在外壳3下端面的环形螺套3b上，密封圈5位于环形螺套3b的下端面与水囊6的圆柱段内螺纹根部的台阶端面之间，水囊6圆锥段的锥尖部分为封闭球面，在水囊6的内腔中充满液体，水囊套7是一个圆锥形的硅橡胶套，水囊套7的内腔形状与水囊6圆锥段的形状相配合，水囊套7套在水囊6圆锥段的外面。所说的水囊套7的厚度为O. Imm O. 5mm。为了防止水囊套脱落，在水囊6的圆柱段的圆柱面上有一个环形凹槽，水囊套7的上端口边缘嵌入环形凹槽内。所说的水囊6内腔中的液体为水或者油液。本发明的工作原理是通过密封圈5、水囊6和水囊套7形成耦合体，在水囊6内部充满液体，形成耦合液柱，在该耦合液柱的作用下，水囊套7的下端头形成弧形的柔性耦合球头，与被检测复合材料R区接触耦合。由于水囊套7具有弹性，当被检测复合材料R区表面凹凸不平时，使该柔性耦合球头与被检测复合材料R区表面始终保持柔性贴合，实现了超声探头在扫查过程中与被检测复合材料R区表面形成稳定的声波耦合，进而保证形成稳定的超声检测信号，提高了检测效果，避免了漏检和误判。实施例I，水囊6由有机玻璃制造，水囊套7的厚度为O. 2mm，水囊6内腔中的液体 为水。实施例2，水囊6由铝合金制造，水囊套7的厚度为O. 3mm，水囊6内腔中的液体为水。实施例3，水囊6由聚苯乙烯塑料制造，水囊套7的厚度为O. 5_，水囊6内腔中的液体为机油。将上述超声探头通过其外螺纹3a与检测复合材料结构外凸和内凹R区的超声探头夹具配套使用，对长3000mm 5000mm、宽IOOOmm 3000mm不等的多个批次和规格的实际复合材料结构R区进行系列的实际工程应用，取得了很好的实际检测效果。
权利要求
1.用于检测复合材料R区的超声探头，包括由封盖[I]、插座[2]、外壳[3]和超声换能传感器[4]组成的探头主体，外壳[3]的形状为一个圆筒，在外壳[3]的上部有贯通外壳侧壁的插座安装孔，插座[2]固定在插座安装孔内；在外壳[3]的上端口封盖着上盖[1]，上盖[I]通过胶接或者螺纹与外壳[3]连接；在外壳[3]内安装有圆柱形的超声换能传感器[4]，其外径与外壳[3]的内径间隙配合，超声换能传感器[4]的引线与插座[2]的接线端子焊接；在外壳[3]的下部有带有外螺纹的环形凸台[3a];其特征在于(1)在外壳[3]的下端面上有一个外径小于外壳[3]外径的、向下凸出外壳[3]下端面的环形螺套[3b]，环形螺套[3b]的内径与外壳[3]的内径相等，超声换能传感器[4]的下端面与环形螺套[3b]的下端口齐平；(2)有一个有密封圈[5]、水囊[6]和水囊套[7]组成的耦合体；水囊[6]是一个空心构件，水囊[6]有上段的圆柱段和下段的圆锥段连接形成，在上段的圆柱段内有内螺纹，该内螺纹拧在外壳[3]下端面的环形螺套[3b]上，密封圈[5]位于环形螺套[3b]的下端面与水囊[6]的圆柱段内螺纹根部的台阶端面之间，水囊[6]圆锥段的锥尖部分为封闭球面，在水囊[6]的内腔中充满液体，水囊套[7]是一个圆锥形的硅橡胶套，水囊套[7]的内腔形状与水囊[6]圆锥段的形状相配合，水囊套[7]套在水囊[6]圆锥段的外面。
2.根据权利要求I所述的检测复合材料R区的超声探头，其特征在于，所说的水囊套[7]的厚度为O. Imm O. 5mm。
3.根据权利要求I或2所述的检测复合材料R区的超声探头，其特征在于，在水囊[6]的圆柱段的圆柱面上有一个环形凹槽，水囊套[7]的上端口边缘嵌入环形凹槽内。
4.根据权利要求I或2所述的检测复合材料R区的超声探头，其特征在于，所说的水囊[6]内腔中的液体为水或者油液[8]。
全文摘要
本发明属于复合材料结构无损检测技术，涉及一种用于检测复合材料R区的超声探头。其特征在于，其特征在于在外壳[3]的下端面上有一个环形螺套[3b]，有一个有密封圈[5]、水囊[6]和水囊套[7]组成的耦合体，该耦合体通过水囊[6]上的内螺纹与环形螺套[3b]连接。本发明保证了形成稳定的超声检测信号，实现复合材料R区无表面盲区的超声检测，提高了检测效果和缺陷检测能力，避免了漏检和误判。
文档编号G01N29/24GK102621234SQ201210054308
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月2日 优先权日2012年3月2日
发明者刘松平, 刘菲菲, 孟秋杰, 曹正华, 李乐刚, 白金鹏 申请人:中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所