基于超声检测仪水浸探头喷水耦合装置的设计方法

摘要

本发明公开了一种基于超声检测仪水浸探头喷水耦合装置的设计方法。本发明包括如下步骤：步骤(1)测量超声探头的基本参数，包括探头前端、中端、后端直径与长度、发射超声波的频率；步骤(2)根据超声探头的基本参数，确定入水导管、固定盖、混水腔壳、导流环、混水腔盖、超声探头、过渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的参数；步骤(3)确定入水导管、固定盖、混水腔壳、导流环、混水腔盖、超声探头、过渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的连接以及配合方式，使用solidworks软件建立喷头的三维模型并且导出设计图纸。本层流结构稳定、喷头简单、超声波探头稳固，且具有经济性与环保性。

主权项

1.基于超声检测仪水浸探头喷水耦合装置的设计方法，其特征在于如下步骤：步骤(1).测量超声探头的基本参数，包括探头前端、中端直径与长度、后端直径、发射超声波的频率；步骤(2).根据超声探头的基本参数，确定入水导管、固定盖、混水腔壳、导流环、混水腔盖、超声探头、过渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的参数；步骤(3).确定入水导管、固定盖、混水腔壳、导流环、混水腔盖、超声探头、过渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的连接以及配合方式，使用solidworks软件建立喷头的三维模型并且导出设计图纸；所述的超声探头的基本参数的测量步骤如下：通过游标卡尺测量获得前端直径d₁、前端长度l₁、中端直径d₂、中端长度l₂、后端直径d₃、超声波发射面直径d₄；通过查询得到超声探头的超声波发射频率M；所述的入水导管、固定盖、混水腔壳、导流环、混水腔盖、超声探头、过渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的参数计算如下：3-1.第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的内径均为d₇，且与超声探头前端的超声波发射面直径相等，即d₇=d₄；第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的长度分别为l₃、l₄、l₅、l₆，计算如下：由超声探头数据测得：发射频率为M、晶片直径为d₄、水中焦距值为f;设声束在声透镜、耦合介质、工件中都按直线传播，C₁为有机玻璃声速；C₂为耦合介质的声速，其中耦合介质为水，则水中焦距值f计算如下：$f=\frac{r\times C_1}{C_1-C_2}$晶片曲率半径r计算如下：$r=\frac{f(C_1-C_2)}{C_1}$设工件中声波速度为C₃，检测工件的探测深度为L，则第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的总长度l近似公式如下：$l=f-L\frac{C_3}{C_2}$3-2.根据截面不变的原则，过渡管道内壁直径计算如下：$d_5=\sqrt{{d_4}^2+{d_1}^2{}_{}}$3-3.入水导管出水端设置有环形凸起，出水端贯穿固定盖上圆形通孔后，与混水腔壳上的圆形通孔螺纹连接，设入水导管的数目为N，则入水导管内径d₆计算如下：$d_6=\frac{d_4}{\sqrt{N}}$入水导管外径d₁₃＝1.4×d₆；3-4.混水腔壳和固定盖均设置有N个圆形通孔、一个轴心通孔；其中固定盖上的轴心通孔设置有橡皮防水圈，其直径d₉=d₃，混水腔壳上的轴心通孔直径d₈=d₁；超声探头前端穿过混水腔壳上的轴心通孔，后端穿过固定盖上的轴心通孔，中端卡在固定盖和混水腔壳之间；混水腔壳和固定盖的N个圆心通孔都沿周向平均分布，且直径大小相同，其中混水腔壳上的圆心通孔设置有内螺纹，与入水导管前端螺纹连接；3-5.混水腔盖轴心设置有轴心通孔，轴心通孔设置有内螺纹，与过渡管道螺纹连接；混水腔盖外边缘设置有外螺纹，且与混水腔壳螺纹连接；3-6.导流环外径d₁₀＝1.2×d₅，内径d₁₁＝d₅；导流环内径中间径向均匀分布有四个凸起，对称凸起之间的距离d₁₂＝d₁；所述的入水导管、固定盖、混水腔壳、导流环、混水腔盖、超声探头、过渡管道、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道的连接及配合方式如下：入水导管穿过固定盖上的圆形通孔与混水腔壳螺纹连接；超声探头前端穿过混水腔壳上的轴心通孔，后端穿过固定盖上的轴心通孔，中端卡在固定盖和混水腔壳之间；混水腔壳的前端与过渡管道后端螺纹连接；过渡管道中端设置有导流环，过渡管道前端与第一管道的一端螺纹连接，第一管道的另一端与第二管道的一端螺纹连接，第二管道的另一端与第三管道的一端螺纹连接，第三管道的另一端与第四管道的一端螺纹连接，第四管道的另一端出水。