。
[0038]具体的，如图3所示，当探头工作频率为5Hz时，所述柔性阵列换能器I最优设为16个振元11，间距为0.55mm，阵元11宽度为0.5mm，阵元11长度为8.75mm，整个阵列长度为9_。
[0039]所述两夹板2的一端相对可转动的铰接为一体，且其中一个夹板2固定在外壳4上。
[0040]针对图3中的柔性阵列换能器I设计，如图4所示，所述柔性阵列换能器I呈弧形，对应的圆心角在120°以上时，将具有较好的声束指向性，圆心角为120°时两夹板2的张角为60°，因阵列长度为9_，故此时可探测曲率半径最小，为4.3mm;两夹板2活动端张角角度可从60°增大直至75°，当两夹板2端口张角达到最大75°时柔性带被拉直，此时可探测平面工件，如图5所示。故此探头可探测工件的曲率半径为4.3_至无穷(此时可探测平面)。
[0041]如图6所示，所述张角微调装置5包括通过螺纹配合内置于外壳4中的螺杆50、调节螺杆50在外壳4中螺纹前进或后退的旋钮51;所述螺杆50—端与可转动的夹板2接触，另一端与旋钮51接触，构成当旋钮51转动时、螺杆50推动与之接触的夹板2使得两夹板2张角增大或减小的配合。螺杆50前进则张角增大、可探测曲率半径增大，螺杆50后退则张角减小、可探测曲率半径减小。计算可知本实施例中张角从60°增加到75°螺杆50需前进约1.4_，选用螺距为0.4mm的标准螺杆50，则可旋转3.5圈，每圈使螺杆50前进或后退0.4mm。
[0042]作为一种更优选的实施方式，所述螺杆50上装有凹槽滑轮500，在与螺杆50接触的夹板2上设有配合凹槽滑轮500卡合的一段导轨20;所述凹槽滑轮500卡合在该导轨20中，以此固定螺杆50在夹板2上的运动轨迹、使螺杆50移动时夹板2不会发生摆动。
[0043]如图1所示，所述两夹板2之间连接有用于使张角随螺杆50后退而自动减小的弹簧21。在螺杆50前进的时候张角增大，弹簧21被拉长发生形变时存在收缩的弹簧回复力，如图7所示，当张角达到75°时弹簧21形变达到最大。螺杆50向后移动时弹簧21恢复形变，并带动与螺杆50接触的夹板2移动、从而使张角随螺杆50后退而自动减小。
[0044]下面结合附图对发明的工作原理作出如下的详细说明。
[0045]当需要测量曲率半径为R> 4.3mm的弧形工件时，可采用上述实施例中的超声相控阵探头进行探测，根据曲率半径为R旋转旋钮51，使两夹板2之间的张角α正好与该弧形工件的曲率半径适配，以使探头与工件充分接触。其适配关系为:张角a=(360°/23iR)l，其中I为柔性阵列换能器I的阵列长度。
[0046]当需要测量平面工件时，采用实施例中的超声相控阵探头进行探测，只需将张角a调节至使柔性带被拉直的最大角度即可;此时弹簧21形变达到最大。
[0047]测量之后，旋转旋钮51，在弹簧21作用下张角随螺杆50后退而自动减小，从而张角a恢复至原始状态。
【主权项】
1.一种可探测曲面工件的超声相控阵探头，其特征在于:所述探头包括通过互成张角的两夹板(2)固定的柔性阵列换能器(I)，柔性阵列换能器(I)引出同轴电缆(3)置于外壳(4)之中并连接同轴电缆线接口(30);所述夹板(2)上设有用于改变柔性阵列换能器(I)曲率的张角微调装置(5)。2.根据权利要求1所述的一种可探测曲面工件的超声相控阵探头，其特征在于:所述两夹板(2)的一端相对可转动的铰接为一体，且其中一个夹板(2)固定在外壳(4)上。3.根据权利要求2所述的一种可探测曲面工件的超声相控阵探头，其特征在于:所述张角微调装置(5)包括通过螺纹配合内置于外壳(4)中的螺杆(50)、调节螺杆(50)在外壳(4)中螺纹前进或后退的旋钮(51);所述螺杆(50)—端与可转动的夹板(2)接触，另一端与旋钮(51)接触，构成当旋钮(51)转动时、螺杆(50)推动与之接触的夹板(2)使得两夹板(2)张角增大或减小的配合。4.根据权利要求3所述的一种可探测曲面工件的超声相控阵探头，其特征在于:所述螺杆(50)上装有凹槽滑轮(500)，在与螺杆(50)接触的夹板(2)上设有配合凹槽滑轮(500)卡合的一段导轨(20);所述凹槽滑轮(500)卡合在该导轨(20)中构成固定螺杆(50)在夹板(2)上的运动轨迹、使螺杆(50)移动时夹板(2)不发生摆动的配合。5.根据权利要求4所述的一种可探测曲面工件的超声相控阵探头，其特征在于:所述两夹板(2)之间连接有用于使张角随螺杆(50)后退而自动减小的弹簧(21)。6.根据权利要求1?5任一项所述的一种可探测曲面工件的超声相控阵探头，其特征在于:所述柔性阵列换能器(I)包括依次粘结的柔性匹配层(10)、压电陶瓷晶片构成的振元(11)、聚氨酯片(12)、柔性阻尼背材(14);其中，所述聚氨酯片(12)设有穿孔，在孔中电镀填充铜，在穿孔两边分别附着阵元(11)和铜电极(13)，铜电极(13)另一面贴附柔性阻尼背材(14)。7.根据权利要求6所述的一种可探测曲面工件的超声相控阵探头，其特征在于:所述柔性匹配层(10)采用环氧树脂材料;所述柔性阻尼背材(14)采用包括聚氨酯和金属粉末的聚氨酯吸声吸波材料。8.根据权利要求6所述的一种可探测曲面工件的超声相控阵探头，其特征在于:当探头工作频率为5Hz时，所述柔性阵列换能器(I)设为16个振元(11)，间距为0.55mm，阵元(11)宽度为0.5_，阵元(11)长度为8.75_，整个阵列长度为9_。9.根据权利要求8所述的一种可探测曲面工件的超声相控阵探头，其特征在于:所述柔性阵列换能器(I)呈弧形，其对应的圆心角不小于120°，即两夹板(2)的张角最小为60° ;两夹板(2)的张角最大至柔性阵列换能器(I)呈可探测平面工件的拉直状态。10.根据权利要求5所述的一种可探测曲面工件的超声相控阵探头，其特征在于:所述弹簧(21)在柔性阵列换能器(I)被拉直时形变达到最大值。
【专利摘要】本发明公开一种可探测曲面工件的超声相控阵探头，所述探头包括通过互成张角的两夹板固定的柔性阵列换能器，柔性阵列换能器引出同轴电缆置于外壳之中并连接同轴电缆线接口；所述夹板上固定有用于改变柔性阵列换能器曲率的张角微调装置。所述张角微调装置包括通过螺纹配合内置于外壳中的螺杆、调节螺杆在外壳中螺纹前进或后退的旋钮；所述螺杆一端与可转动的夹板接触，另一端与旋钮接触，构成当旋钮转动时、螺杆推动与之接触的夹板使得两夹板张角增大或减小的配合。所述两夹板之间连接有弹簧。本发明结构简单、可适应多种弧形工件而与工件充分接触、提高探测质量；并且该探头曲率可调节，可根据应用需求做出相应调整，适应性强。
【IPC分类】G01N29/24
【公开号】CN105548370
【申请号】CN201610073829
【发明人】郑钢丰, 潘正, 郭翔宇, 夏皖东, 郑泽晨, 李玲
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月29日