专利名称：用于检测复合材料结构内凹r区的超声换能器夹具的制作方法
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结构内凹R 区的超声换能器夹具。
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工程结构、复杂结构不断在工程上得到应用，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几何内凹R 区，是无损检测时难以接近的区域。这些内凹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，要求必须对复合材料结构内凹R区进行无损检测。 检测时，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。为此，主要采用超声斜入射反射法检测，通过选择入射声波的入射角度，使入射声波从非R区部位传播到R区，尽可能使声波入射方向与R区可能存在的缺陷取向垂直，以获取最佳的检测信号，进行缺陷的判别和检测。目前，以手工接触法扫查检测为主。由检测人员手持超声换能器，一方面，使换能器沿被检测复合材料结构内凹R区圆弧选择合理的摆角，以尽量使入射声波在内凹R区径向获得最佳入射角；另一方面，通过检测人员手持换能器，使之沿被检测复合材料内凹R区轴向扫查，实现对复合材料内凹R区轴向的超声检测。由于换能器的姿态和位置完全由操作人员手持悬浮控制，很难保证换能器与被检测复合材料内凹R区表面之间能够在整个轴向和圆弧方向上形成稳定的位置耦合，从而难以保证换能器在被检测复合材料内凹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
本发明的目的是提供一种用于检测复合材料结构内凹R区的超声换能器夹具， 以便保证超声换能器与被检测复合材料内凹R区表面之间能够在整个轴向和圆弧方向上形成稳定的位置耦合，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内凹R区的超声换能器夹具，其特征在于，它由安装导向座3、连接接头4和耦合水管5组成；安装导向座3的轮廓形状是一个8面体,该8面体有一个面积较小的前斜面3a和平行于前斜面3a的、面积较大的后斜面3b，该 8面体有两个面积和形状相同的、轮廓为六边形的、相互平行的侧面3c,前斜面3a和后斜面 3b垂直于安装导向座3的两个侧面3c,该8面体的上表面3d平行于下表面3e,上表面3d 和下表面3e垂直于侧面3c，该8面体的左表面3f平行于右表面3g，左表面3f和右表面3g 垂直于侧面3c ;在检测时，安装导向座3的左表面3f与被检测复合材料内凹R区的一个侧面贴合，安装导向座3的下表面3e与被检测复合材料内凹R区的另一个侧面贴合，安装导向座3的前斜面3a与被检测复合材料内凹R区相对；在安装导向座3上有一个贯通左表面3f和下表面3e的长槽3h，槽底与后斜面3b平行，长槽3h的两个槽壁形成两个相互平行的梯形导向板；在长槽3h的槽底中心有一个与后斜面3b垂直贯通的超声换能器2的安装孔 3i，在安装孔3i内有与超声换能器2的外螺纹配合的内螺纹；在安装导向座3的上表面3d 上有一个与长槽3h的槽底贯通的上表面螺纹孔，一个连接接头4固定端的外螺纹拧进上表面螺纹孔内，该连接接头4的连接端与耦合水管5连接；在安装导向座3的右表面3g上有一个与长槽3h的槽底贯通的右表面螺纹孔，另一个连接接头4固定端的外螺纹拧进右表面螺纹孔内，该连接接头4的连接端与耦合水管5连接。本发明的优点是提供了一种用于检测复合材料结构内凹R区的超声换能器夹具，能保证超声换能器与被检测复合材料内R区表面之间能够在整个轴向和圆弧方向上形成稳定的位置耦合，进而保证了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是本发明的轴侧结构示意图。图2是图I的剖视图，该剖面通过换能器2的轴线并垂直于安装导向座3的前斜面3a，并且平行于安装导向座3的侧面3c。图3是本发明中的安装导向座3的轴侧结构示意图。
具体实施例方式下面对本发明做进一步详细说明。参见图I至图3，用于检测复合材料内凹R区的超声换能器夹具，其特征在于，它由安装导向座3、连接接头4和耦合水管5组成；安装导向座3的轮廓形状是一个8面体，该8面体有一个面积较小的前斜面3a和平行于前斜面3a 的、面积较大的后斜面3b，该8面体有两个面积和形状相同的、轮廓为六边形的、相互平行的侧面3c，前斜面3a和后斜面3b垂直于安装导向座3的两个侧面3c，该8面体的上表面 3d平行于下表面3e,上表面3d和下表面3e垂直于侧3c,该8面体的左表面3f平行于右表面3g，左表面3f和右表面3g垂直于侧3c ;在检测时，安装导向座3的左表面3f与被检测复合材料内凹R区的一个侧面贴合，安装导向座3的下表面3e与被检测复合材料内凹R区的另一个侧面贴合，安装导向座3的前斜面3a与被检测复合材料内凹R区相对；在安装导向座3上有一个贯通左表面3f和下表面3e的长槽3h，槽底与后斜面3b平行，长槽3h的两个槽壁形成两个相互平行的梯形导向板；在长槽3h的槽底中心有一个与后斜面3b垂直贯通的超声换能器2的安装孔3i，在安装孔3i内有与超声换能器2的外螺纹配合的内螺纹； 在安装导向座3的上表面3d上有一个与长槽3h的槽底贯通的上表面螺纹孔，一个连接接头4固定端的外螺纹拧进上表面螺纹孔内，该连接接头4的连接端与耦合水管5连接；在安装导向座3的右表3g上有一个与长槽3h的槽底贯通的右表面螺纹孔，另一个连接接头4 固定端的外螺纹拧进右表面螺纹孔内，该连接接头4的连接端与耦合水管5连接。本发明的使用方法是首先，根据被检测复合材料结构I内凹R区相邻两侧面所形成的夹角，选用与之相匹配的超声换能器安装导向座3，以保证在检测时，安装导向座3的左表3f与被检测复合材料内凹R区的一个侧面贴合，安装导向座3的下表面3e与被检测复合材料内凹R区的另一个侧面贴合。检测的方法是(I)将超声换能器2通过其外螺纹安装到安装导向座3中的安装孔3i中，旋转超声换能器2，使超声换能器2的耦合头与被检测复合材料内凹R区表面接触；(2)将超声换能器2的信号接口端通过高频信号线与复合材料超声检测仪器相应的端口相连，复合材料超声仪器可选用北京航空制造工程研究所生产的FCC或MUT系列的仪器；(3)接通复合材料检测仪器电源，并设置相应的工作参数；(4)将被检测复合材料内凹R区表面用水刷湿，或者通过耦合水管5连接水源，提供水膜耦合用水；(5)转动超声换能器2，直至在复合材料检测仪器屏幕出现正常的检测信号指示， 又不影响超声换能器2平滑移动为止；(6)沿被检测复合材料内凹R区轴向移动安装导向座3进行扫查。实施例被检测复合材料结构I内凹R区相邻两侧面所形成的夹角为90°，选择如下的超声换能器安装导向座3，安装导向座3的左表面3f与安装导向座3的下表面3e的夹角为 90°。复合材料超声仪器选用北京航空制造工程研究所生产的FCC-B的仪器。经过对长 3000mm 5000mm、宽IOOOmm 3000mm不等的多个批次和规格的实际复合材料结构内凹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.用于检测复合材料内凹R区的超声换能器夹具，其特征在于，它由安装导向座[3]、 连接接头[4]和耦合水管[5]组成；安装导向座[3]的轮廓形状是一个8面体，该8面体有一个面积较小的前斜面[3a]和平行于前斜面[3a]的、面积较大的后斜面[3b]，该8面体有两个面积和形状相同的、轮廓为六边形的、相互平行的侧面[3c]，前斜面[3a]和后斜面 [3b]垂直于安装导向座[3]的两个侧面[3c]，该8面体的上表面[3d]平行于下表面[3e]， 上表面[3d]和下表面[3e]垂直于侧面[3c]，该8面体的左表面[3f]平行于右表面[3g]， 左表面[3f]和右表面[3g]垂直于侧面[3c];在检测时，安装导向座[3]的左表面[3f]与被检测复合材料内凹R区的一个侧面贴合，安装导向座[3]的下表面[3e]与被检测复合材料内凹R区的另一个侧面贴合，安装导向座[3]的前斜面[3a]与被检测复合材料内凹R区相对；在安装导向座[3]上有一个贯通左表面[3f]和下表面[3e]的长槽[3h]，槽底与后斜面[3b]平行，长槽[3h]的两个槽壁形成两个相互平行的梯形导向板；在长槽[3h]的槽底中心有一个与后斜面[3b]垂直贯通的超声换能器[2]的安装孔[3i]，在安装孔[3i]内有与超声换能器[2]的外螺纹配合的内螺纹；在安装导向座[3]的上表面[3d]上有一个与长槽[3h]的槽底贯通的上表面螺纹孔，一个连接接头[4]固定端的外螺纹拧进上表面螺纹孔内，该连接接头[4]的连接端与耦合水管[5]连接；在安装导向座[3]的右表面[3g]上有一个与长槽[3h]的槽底贯通的右表面螺纹孔，另一个连接接头[4]固定端的外螺纹拧进右表面螺纹孔内，该连接接头[4]的连接端与耦合水管[5]连接。
全文摘要
本发明属于复合材料结构无损检测技术，涉及一种用于复合材料内凹R区的超声换能器夹具。其特征在于，它由换能器安装导向座[3]、连接接头[4]和耦合水管[5]组成。本发明专利提出了一种用于检测复合材料结构内凹R区的超声换能器夹具，能保证换能器与被检测复合材料结构内凹R区表面能够在整个轴向和圆弧方向上形成稳定的位置耦合，进而保证了形成稳定的超声检测信号，提高了检测效果，避免了漏检或者误判。
文档编号G01N29/22GK102590351SQ201210014648
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者刘松平, 刘菲菲, 史俊伟, 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