测试探头夹持装置、超声波测试仪及其测试工件的方法与流程

本发明涉及超声波测试技术领域，尤其涉及一种测试探头夹持装置、超声波测试仪及其测试工件的方法。

背景技术：

对于复合材料内部微缺陷、孔隙率等评定以及金属材料疲劳测试等超声非线性测试实验中，通常采用一发一收形式实现超声波的发射和接收。当所用探头参数不同时，例如探头尺寸不同，则对于相同点进行多次采集时或者不同点测试时，探头中心位置若出现偏移会影响测试数据的重复性和准确性，只有保证探头中心位置与工件检测点同轴以及接触压力一致时才会使测试数据的准确与可靠。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种测试探头夹持装置、超声波测试仪及其测试工件的方法，可以保证探头中心位置定位准确以及接触压力一致，从而可以提高测试结果的准确与可靠性。

为达到上述目的，本发明实施例提供一种测试探头夹持装置，包括：套筒、柱状连接体、支撑面板及可伸缩夹持机构；

所述柱状连接体轴向可滑动地设于所述套筒中，所述柱状连接体顶部连接有所述支撑面板，所述支撑面板至少部分位于所述套筒外部，所述支撑面板上设有所述可伸缩夹持机构，所述可伸缩夹持机构中心设有激光定位器；在所述套筒内还设有弹性件，所述柱状连接体底部支撑在所述弹性件上。

可选地，所述可伸缩夹持机构包括旋转推位器及夹持组件；

所述旋转推位器包括转动轴，在所述转动轴周向上设有多个推臂，所述旋转推位器的转动轴穿设在所述支撑面板上的中心通孔中，所述激光定位器设于所述旋转推位器的转动轴端部的中心处；

所述夹持组件包括多个移动条及连接于所述移动条上的夹持件，所述多个移动条呈放射状设置在所述支撑面板上，每个移动条设于相邻的两个推臂之间，所述多个移动条的第一端位于同一圆周上，所述多个移动条可沿所述支撑面板滑动；

所述移动条的第一端呈圆弧形，所述推臂的侧面与所述移动条的第一端相切，所述旋转推位器转动过程中，所述推臂推动所述移动条相对于所述支撑面板移动。

可选地，所述支撑面板上周向均匀布设有多对卡位导块，每对卡位导块具有导向空间，在所述卡位导块侧面设有第一螺纹孔，第一螺纹孔内穿设有用于限制所述移动条的第一螺钉；

所述移动条设于所述导向空间内；

所述移动条具有中间槽，所述夹持件卡设于所述中间槽中，在所述移动条的另一端设有限位板，所述限位板上设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔内穿设有用于挤压所述夹持件的第二螺钉。

可选地，在所述支撑面板上、对应于所述导向空间处设有贯穿的第一切槽，所述夹持件底部设有第三螺纹孔，所述第三螺纹孔中穿设有用于对所述夹持件限位的第三螺钉，当通过第三螺钉穿过所述贯穿的第一切槽拧入所述第三螺纹孔中对所述夹持件限位固定时，第三螺钉头内侧压靠在支撑面板底面上。

可选地，所述柱状连接体上、与所述贯穿的第一切槽对应的位置处设有第二切槽。

可选地，所述夹持件具有基部及基部以上的夹持部，所述基部卡设于所述移动条的中间槽中，所述夹持部为朝向夹持中心弯曲的弧状面板。

可选地，所述转动轴周向上按照间隔120°设有三个推臂，所述移动条的数量与所述推臂的数量相同。

可选地，所述柱状连接体顶端设有凹槽，所述支撑面板底部设有凸起，所述支撑面板通过所述凸起插入所述凹槽中。

可选地，所述弹性件为弹簧。

可选地，所述套筒的底部还设有压力传感器，所述压力传感器位于所述弹性件下方，所述压力传感器与弹性件之间隔有垫片，所述压力传感器电连接于压力监测装置。

可选地，所述套筒的侧面、位于所述压力传感器处开有开口，所述开口处设有拉门，在所述拉门与套筒交合处切有压力传感器的走线槽。

可选地，所述激光定位器为点状红外激光定位器。

可选地，所述旋转推位器的转动轴穿过所述支撑面板上的中心通孔，与设于所述柱状连接体中心腔体内的棘轮机构相连接。

第二方面，本发明实施例提供一种超声波测试仪，包括工作台及第一方面任一所述的测试探头夹持装置，所述测试探头夹持装置通过所述套筒安装于所述工作台上。

第三方面，本发明实施例提供一种超声波测试工件的方法，基于第二方面的超声波测试仪实施，包括：打开激光定位器，调整工作平台使激光点对准并到达工件待检测点的的中心位置；

调整支撑面板上的可伸缩夹持机构的夹持空间，当调整可伸缩夹持机构的的夹持空间中心的激光点与工件待检测点同轴时，将测试探头放置在可伸缩夹持机构的夹持空间中并固定；

启动超声波测试仪进行探伤测试，测试过程中利用柱状连接体下方的弹性件实时平衡探头接触工件检测点压力，保证测试过程中接触压力的一致性；

采集工件待检测点的测试数据；

重复上述步骤，直至完成工件所有待检测点的测试。

本发明实施例提供的测试探头夹持装置、超声波测试仪及其测试工件的方法，包括：套筒、柱状连接体、支撑面板及可伸缩夹持机构；所述柱状连接体轴向可滑动地设于所述套筒中，所述柱状连接体顶部连接有所述支撑面板，所述支撑面板至少部分位于所述套筒外部，所述支撑面板上设有所述可伸缩夹持机构，所述可伸缩夹持机构中心设有激光定位器；在所述套筒内还设有弹性件，所述柱状连接体底部支撑在所述弹性件上。在测试前安装测试探头时，将该装置固定于检测或测试仪器、设备等的工作平台上，打开激光定位器，使激光点对准并到达工件待检测点的中心位置，基于当前确定的的激光定位器的激光点位置进行测试探头安装中心的定位，基于该定位中心调节可伸缩夹持机构的夹持空间至适应探头的轮廓大小以夹持探头，保证了探头中心位置的定位准确；通过设置于套筒内、位于柱状连接体下方的弹性件，平衡测试过程中探头与工件检测点接触压力，可以保证探头与检测点的接触压力一致性；基于上述基于结构与原理结合分析的技术效果可知，本实施例提供的技术方案由于可以保证探头中心位置定位准确以及接触压力一致，从而可以提高测试结果的准确与可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明测试探头夹持装置一实施例结构示意图；

图2为本发明测试探头夹持装置一实施例结构主视图；

图3为图2的右视图；

图4为图2的俯视图；

图5为图1至图4中的柱状连接体的一实施例结构示意图；

图6为图1至图4中的支撑面板的一实施例结构示意图；

图7为图1至图4中的移动条的一实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，为了更加清楚说明本发明，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本发明同样可以实施。另外，为了凸显本发明的发明主旨，涉及的一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其应用等未作详细描述，但是，这并不影响本发明的实施。本文所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于公众理解本发发明实施例的技术方案，先对现有的探头定位技术现状及存在的问题作一简要介绍：

传统方法通常利用在待测工件上完全凭借人工定位方法来解决探头中心的对准问题，但是完全利用人工定位会因人工操作带来的误差进而影响探头中心的定位准确性；此外，测试前借助耦合剂的粘合力将晶片或探头固定在检测点以保证贴合力，但是利用耦合剂的粘合力进行固定的缺点是，粘合力会随着探头晶片震动而发生改变，随着时间的推移也会改变，进而无法保证探头与工件检测点表面接触压力的一致性；从而影响测试结果的准确性及可靠性。

实施例一

本发明实施例提供的测试探头夹持装置，便于探头的装夹定位，适用于超声波测试应用场合中，例如工件的检测。在测试时，基于本实施例夹持装置对测试探头进行装夹定位，可以提高测试结果的准确与可靠性。

参看图1至图7所示，本发明实施例提供的测试探头夹持装置，包括：套筒1、柱状连接体2、支撑面板3及可伸缩夹持机构4；所述柱状连接体2轴向可滑动地设于所述套筒1中，所述柱状连接体2顶部连接有所述支撑面板3，所述支撑面板3至少部分位于所述套筒1外部，所述支撑面板3上设有所述可伸缩夹持机构4，所述可伸缩夹持机构4中心设有激光定位器5；在所述套筒1内还设有弹性件6，所述柱状连接体2底部支撑在所述弹性件6上。

其中，套筒1用于将夹持装置安装于测试工作台上，套筒1的轮廓可以根据测试工作台的装夹结构适应性设置，例如，工作台的装夹结构为环状夹持部，则套筒1可以做成外轮廓为圆柱体状的套筒1。柱状连接体2的轮廓根据套筒1内部空间的结构而适应性设置，例如，套筒1内圆筒状结构，则柱状连接体2可以设置成圆柱状连接体。

具体地，在柱状连接体2的侧面设置贯穿上、下面的滑槽，在套筒1内壁设置贯穿上、下面的凸起条，当将柱状连接体2安装于套筒1中时，通过所述滑槽与凸起条的配合，可以保证在需要的时候，柱状连接体2沿轴向顺利滑动；例如，在测试过程中，工作台发生震动，此时，设置于柱状连接体2下方的弹性体与柱状连接体2上下滑动配合起到减震的作用，以保证测试过程中，探头与工件检测点接触压力的一致性。所述弹性件6可以是弹簧，例如压缩弹簧。

参看图5及图6所示，在一些实施方式中，在柱状连接体2顶部还设有多个凹槽21，在所述支撑面板3底部设有多个与所述凹槽21对应设置的凸起31，所述支撑面板3通过所述凸起31插入所述凹槽21中，实现与柱状连接体2的连接。

本发明实施例提供的测试探头夹持装置、超声波测试仪及其测试工件的方法，在测试前安装测试探头时，将该装置固定于检测或测试仪器、设备等的工作平台上，打开激光定位器5，使激光点对准并到达工件待检测点的中心位置，基于当前确定的的激光定位器5的激光点位置进行测试探头安装中心的定位，基于该定位中心调节可伸缩夹持机构4的夹持空间至适应探头的轮廓大小以夹持探头，保证了探头中心位置的定位准确；通过设置于套筒1内、位于柱状连接体2下方的弹性件6，平衡测试过程中探头与工件检测点接触压力，可以保证探头与检测点的接触压力一致性；基于上述基于结构与原理结合分析的技术效果可知，本实施例提供的技术方案由于可以保证探头中心位置定位准确以及接触压力一致，从而可以提高测试结果的准确与可靠性。

其中，所述激光定位器5可以为点状红外激光定位器、线状红外激光定位器等。

可伸缩夹持机构4用于夹持测试探头，由于采用可伸缩结构的夹持机构，可以适用于对不同尺寸规格的探头的定位装夹。

参看图1至图4所示，在一个可选的实施方式中，所述可伸缩夹持机构4包括旋转推位器41及夹持组件。

所述旋转推位器41包括转动轴(图中激光定位器所示的位置)，在所述转动轴周向上设有多个推臂411，所述旋转推位器的转动轴穿设在所述支撑面板3上的中心通孔32中，在一个具体的实施例中，所述旋转推位器的转动轴穿过所述支撑面板3上的中心通孔32，与设于所述柱状连接体2中心腔体22内的棘轮机构(图中未示出)相连接。棘轮机构为单向棘轮机构，具有单向转动，反向锁止的功能。当夹持组件需要复位到初始夹持状态时，可以向外拔旋转推位器，使旋转推位器的转动轴下端与棘轮分离，从而使棘轮与旋转推位器处于双向可动状态，当复位到初始位置时，将旋转推位器推入至转动轴下端与棘轮啮合的位置。具体地，棘轮机构实现单向转动、反向锁止的功能的设置为现有技术，就不再赘述，可以参看机械设计中关于棘轮机构的讲述的章节内容。

可以理解的是，旋转推位器轴向具有活动余地，以实现向外拉或向里推，以实现与棘轮的啮合及分离。从而实现夹持组件的复位。

所述激光定位器5设于所述旋转推位器的转动轴端部的中心处。

参看图1及图7所示，所述夹持组件包括多个移动条7及连接于所述移动条7上的夹持件8，所述多个移动条7呈放射状设置在所述支撑面板3上，每个移动条7设于相邻的两个推臂411之间，所述多个移动条7的第一端位于同一圆周上，所述多个移动条7可沿所述支撑面板3滑动；所述移动条7的第一端呈圆弧形，所述推臂411的侧面与所述移动条7的第一端相切，所述旋转推位器转动过程中，所述推臂411推动所述移动条7相对于所述支撑面板3移动。这样可以连接于移动条7上的夹持件8也相对于支撑面板3移动，夹持空间相应变化，就可以夹持不同尺寸的探头。

参看图1、图3及图6所示，在一些实施例方式中，所述支撑面板3上周向均匀布设有多对卡位导块9，每对卡位导块9具有导向空间，在所述卡位导块9侧面设有第一螺纹孔91，第一螺纹孔91内穿设有用于限制所述移动条7的第一螺钉92；所述移动条7设于所述导向空间内；所述移动条7具有中间槽71，所述夹持件8卡设于所述中间槽71中，在所述移动条7的另一端设有限位板72，所述限位板72上设有第二螺纹孔73，所述第二螺纹孔73内穿设有用于挤压所述夹持件8的第二螺钉74。

当通过激光定位器5对探头安装位置确定后，可伸缩夹持机构4通过旋转推位器旋转推动移动条7沿支撑面板3移动，调整夹持件8的夹持空间到合适大小时，将测试探头的中心对准旋转推位器的中心放入夹持件8形成的夹持空间后，通过移动条7对夹持件8的夹持作用限制夹持件8在侧向的自由度，通过夹持件8背部的第二螺钉74对夹持件8顶紧，从而对夹持件8协同起到固定的目的，从而完成测试探头在夹持空间内的固定安装。

在另一些实施例中，在所述支撑面板3上、对应于所述导向空间处设有贯穿的第一切槽33，所述夹持件8底部设有第三螺纹孔，所述第三螺纹孔中穿设有用于对所述夹持件8限位的第三螺钉81，当通过第三螺钉81穿过所述贯穿的第一切槽33拧入所述第三螺纹孔中对所述夹持件8限位固定时，第三螺钉头内侧压靠在支撑面板3底面上。其中第一切槽的设置，可以便于第三螺钉的安装。

通过第三螺钉的具体设置，限制夹持件8在竖直方向上的自由度，并且由于第三螺钉头内侧压靠在支撑面板3底面上，还可以起到对夹持件横向固定的左右，从而可以进一步增加测试探头在夹持空间内的牢固性。

参看图1至图4、图5及图6所示，在一可选实施例中，所述柱状连接体2上、与所述贯穿的第一切槽33对应的位置处设有第二切槽23，第二切槽23一则可以便于第三螺钉81从下方安装，另外还可以容纳第三螺钉头，避免露出的螺钉头影响支撑面板3与柱状连接体2上端紧密接触连接。可选地，所述第二切槽23为沿柱状连接体2侧部边沿处截切形成的矩形切槽，第二切槽23深度至少与第三螺钉81螺纹段的长度一致，槽宽大于第三螺钉81端头最大宽度，优选地，槽宽大于第三螺钉81端头最大宽度4～8mm。

具体地，参看图1及图4所示，所述夹持件8具有基部82及基部82以上的夹持部83，所述基部卡设于所述移动条7的中间槽中，用于限制夹持件8的侧向自由度，所述夹持部为朝向夹持中心弯曲的弧状面板，用于夹持探头。

更具体地，所述夹持件8的基部为上宽下窄的结构，其中，基部较窄的部分卡设于移动条7的中间槽中，基部较宽的部分位于移动条7的上端面上，起到限位作用，防止夹持件8因震动向下移动，从而进一步增强夹持的牢固性。

在一些可选实施例中，所述转动轴周向上按照间隔120°设有三个推臂411，所述移动条7的数量与所述推臂411的数量相同。所述卡位导块9在支撑面板3上周向设有三对，每对卡位导块9间隔120°。

参看图1至图3所示，在一些可选实施例中，所述套筒1的底部还设有压力传感器10，用于采集探头与工件检测点的接触压力，其中，所述压力传感器优选为轮辐式压力传感器；所述压力传感器10位于所述弹性件6下方，所述压力传感器与弹性件6之间隔有垫片50，所述压力传感器电连接于压力监测装置(图中未示出)，压力传感器将采集的探头与工件检测点的接触压力发送至压力监测装置，以实现对探头与工件检测点的接触压力的实时监测，便于筛选掉无效测试数据。

继续参看图1至图3所示，在一个可选实施例中，所述套筒1的侧面、位于所述压力传感器处开有开口，所述开口处设有拉门60，在所述拉门与套筒1交合处切有压力传感器的走线槽70，用于穿设压力传感器与压力监测装置的连接线缆。

为了更加清楚说明本发明，现将本发明一实施例测试探头夹持装置的一种安装过程及装夹探头的过程说明如下：

安装过程：将套筒1侧面的拉门拉开，并依次放入压力传感器、垫片(5)，从套筒1的上端开口处放入弹簧，使弹簧紧压在垫片上，用于平衡探头受到震动时的接触压力的变化，以保证探头与工件待检测点接触压力的一致性；

将柱状连接体2与支撑面板3相连接，并将轴承与旋转推位器装入支撑面板3中心通孔中；

将该装置通过套筒1固定在检测平台或其他检测所用机构的工作台上，开启激光定位器5，观察激光点的位置，调整平台使激光点到达工件待检测点的位置；

锁紧固定该装置当前安装位置，将支撑面板3取下，扭动旋转推位器使移动条7相对于卡位导块9径向运动，进而调整移动条7的可调节范围；

拧动卡位导块9侧面的第一螺钉，使移动条7的位置固定，将探头放置在支撑面板3中心处，先拧动第三螺钉81，使第三螺钉81有部分拧入夹持件底部的第三螺纹孔中，进行初始定位，再拧第二螺钉74，使第二螺钉74有部分拧入限位条中的第二螺纹孔73中，第二螺钉74端部抵靠于夹持件8背部(指的是与夹持侧相对的另一侧)，第三螺钉81与第二螺钉74拧紧力未达到完全将夹持件固定的程度，之后再依次对第三螺钉81、第二螺钉74拧紧，使其限制夹持件8的自由度，第三螺钉81，使第二螺钉及第三螺钉81均伸入相同的距离，从而保证探头被夹持件8夹持于支撑面板3中心处，拧紧第二螺钉及第三螺钉81，限制夹持件8的自由度，从而将探头夹紧于支撑面板3中心处，实现探头的定位夹持安装，保证了探头中心位置与工件待检测点同轴对准。其中，在一个优选实施例中，第三螺纹孔及第二螺纹孔的设计，最好使第二螺钉及第三螺钉拧入相同的有效螺距时，刚好将夹持件固定紧，这样可以使夹持件各个方向上的受力均衡。

在对探头进行定位及安装后，启动测试设备对工件进行测试，这样，在遵循单一变量原则的基础上，获得的测试数据，当用于对对样品的相应信息进行评估和判定时，相应地，可以提高评估和判定的准确性。

本发明还实施例提供了一种超声波测试仪，包括工作台及前述任一实施例所述的测试探头夹持装置，所述测试探头夹持装置通过所述套筒1安装于所述工作台上。由于采用了前述实施例所述的测试探头夹持装置，可以保证探头中心位置定位准确以及接触压力一致，从而可以提高测试结果的准确与可靠性。

在前述实施例基础上，本发明还实施例提供了一种超声波测试工件的方法，基于前述实施例所述的超声波测试仪实施，包括：

打开激光定位器5，调整工作平台使激光点对准并到达工件待检测点的中心位置；

调整支撑面板3上的可伸缩夹持机构4的夹持空间，当调整可伸缩夹持机构4的夹持空间中心的激光点与工件待检测点同轴时，将测试探头放置在可伸缩夹持机构4的夹持空间中并固定；

启动超声波测试仪进行探伤测试，测试过程中利用柱状连接体2下方的弹性件6实时平衡探头接触工件检测点压力，保证测试过程中接触压力的一致性；

采集工件第一待检测点的测试数据；

重复上述步骤，直至完成工件所有待检测点的测试。

本实施例提供的工件测试方法，在测试过程中，由于保证了探头中心位置定位准确以及接触压力一致，从而可以提高测试结果的准确与可靠性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系的用语，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。