一种用于检测复合材料的集成式脉冲超声-声发射换能器

摘要

本发明涉及一种用于检测复合材料的集成式脉冲超声‑声发射换能器。包括压电传感元件、换能器壳体、阻尼背村块、延时块、电极、连接座、封盖和锁紧环。采用宽频带压电晶体作为超声激励和声发射信号的接收，属于集成式超声‑声发射换能器，体积小，时域脉冲特性好，检测灵敏度和分辨率高，超声‑声发射信号规律十分清晰，缺陷检测定性定量的准确性，适用性非常好，可用于不同复合材料零件的手工扫描检测和自动扫描检测与缺陷成像分析，显著改善了复合材料超声检测分辨率和表面检测盲区，极大地提高了复合材料缺陷检测能力，检测厚度可达50mm，检测灵敏度可达Ф3mm、45mm深缺陷，频率选择范围1‑7.5MHz。

主权项

一种用于检测复合材料的集成式脉冲超声‑声发射换能器，包括换能器壳体(1)、阻尼背衬块(2)、压电传感元件(3)、延时块(4)、匹配层(5)、锁紧环(6)、电极(7)、封盖(8)和连接座(9)，其特征是，阻尼背衬块(2)下端面与压电传感元件(3)的上表面粘接固定；压电传感元件(3)由一对频率特性匹配的压电晶体(3A和3B)加工而成，采用对称或非对称两种频率特性匹配模式，频率范围为1MHz‑10MHz，几何布局为2种不同的布局之一：1)压电晶体(3A和3B)加工成两个对称的半圆形；2)一个压电晶体加工成圆环形，另一个压电晶体加工成圆形，圆形压电晶体置于圆环形压电晶体的圆环内；匹配层(5)采用透声材料制成，匹配层(5)的上端面与两个压电晶体(3A和3B)的下表面胶粘固定；延时块(4)采用液体透声材料，延时块长度为1‑100mm，加工成圆柱形透声柱，此透声柱加工成上下2个不同直径的圆柱体，透声柱上段的外圆直径与锁紧环(6)上段内圆直径间隙配合，透声柱下段的外圆直径与锁紧环(6)下端间隙配合，延时块(4)上下两个端面平行；匹配层(5)置于延时块(4)上端面上，阻尼背衬块(2)、压电传感元件(3)、匹配层(5)、延时块(4)安装固定在换能器壳体(1)中；电极(7)由两组正负电极组成，其中一组的正极一端与一个压电晶体(3A)的正极连接，另一端与连接座(9)相接，负极的一端与该压电晶体(3A)的负极连接，另一端与连接座(9)相接，另一组的正极一端与另一个压电晶体(3B)的正极连接，另一端与连接座(9)相接，负极的一端与该压电晶体(3B)的负极连接，另一端与连接座(9)相接；连接座(9)通过螺母与换能器壳体(1)固定；换能器的频率选择范围为1MHz‑7.5MHz。