专利名称:一种平面接触绳声束窄脉冲探头的制作方法
本发明属于超声无损检测和医学诊断用的一种新型探头。
在工业无损检测中，为了分辨横向两个相邻的缺陷需要细的声束，分辨纵向两个相邻的缺陷需要窄的脉冲。为了获取细的声束，现在实际使用的探头都是采用加声透镜的聚焦方法，用这种方法只能在焦点附近有很短的一段较细的声束，而且由于透镜凹面的作用，也只能用于液浸而不能直接接触固体工件。近年来，英国人J·P·Weight在专利UK Patent NO·8203463(1982)和苏联人A·X·BonulkuH1977年在
eΦekmcckonue(NO·2)以及
·A·KohyPutbeB在1978年
eΦekmockonue(NO·10)提出了一种非均匀激发方式的聚焦方法。这种方法虽然作到了平面接触细声束发射，但不能同时作接收，因而尚无实用价值。为了获取窄脉冲，多年来，人们一直在设法改善背衬材料与压电片声阻抗匹配，但由于压电片材料通常比钨纷加环氧树脂背衬材料声阻抗相差太远，作到匹配还存在相当大的困难。
一般细声束聚焦探头的制造，采用声透镜聚焦方法，它只能获取很短细声束而不能直接接触工件，采用圆环平面压电片激发，虽然可以得到长的细声束，但聚焦效果不好，而且只能用作发射，不能同时用作接收，缺乏实用性也得不到窄脉冲。
本发明的目的，是提出一种能作到平面接触绳声束聚焦、窄脉冲，可同时作发射接收，有实用化价值的新型探头。
本发明提供了一种平面接触绳声束窄脉冲探头，摒弃了等截面平面圆环压电片，采用了馒头形变截面园环压电片(1)作发射，园环压电片(1)是以Kt大，Kp也大的压电陶瓷材料如PzT加工成外边缘光滑而中心对称，内边缘呈锯齿形面中心不对称的部件。这样在加电压时，不但增加了辐射带宽，而且减弱了内边缘波和平面波，加强了外边缘波的聚焦效果，从而获取了更细的绳声束和窄脉冲。在园环中央设置一个园形平面压电片(2)作接收，园形压电片(2)是以Kt大Kp小的压电陶瓷材料如PT加工成外边缘呈锯齿的非中心对称的部件，在变截面环压电片(1)与园形压电片(2)之间设置一个隔声层(5)和一个金属层(3)，以达到声屏蔽和电屏蔽的效果。这样的结构达到了实用化的程度，从而解决了已有技术中尚待解决的问题。本发明所提供的探头，对提高检测分辨率，抑制材料结构的噪声，提高检测精度和准确性等方面都有十分重要的意义，尤其是对缺陷的定量检测有着重要的实用价值。
附图为本发明设计探头剖面图。
本发明所提供的一个具体实例由附图给出。它的主要部件有馒头形变截面园环形压电片(1)，其两个表面可以镀有电极(7)(8)，电极(7)引出导线(13)接激励源，电极(8)接金属外壳(11)作发射地线。园形平面压电片(2)的两个表面镀有电极(9)(10)，电极(9)引出导线(12)，电极(10)引出导线(14)作接收地线。用钨纷加环氧树脂浇注固化的背衬块(6)，在园环形压电片(1)和园形压电片(2)底面粘有保护膜(4)，在园环压电片(1)和园形压电片(2)之间设置隔声层(5)和金属层(3)。隔声层(5)可以用胶木，也可以用多孔塑料等，金属层(3)可以用薄的铝泊或铜泊，也可以用镀在园环压电片内壁与接地电极(8)相连的电极代替。保护膜可以用氧化铝薄片，也可以用软胶膜，或电极(8)(10)用镀镍铬直接作保护膜。金属层(3)也可以用园环压电片(1)内壁镀有与电极(8)相连的接地电极来代替。
权利要求
1.一种聚焦细声束和窄脉冲的探头，其特征在于它由作发射用的馒头形变截面园环压电片(1)和作接收用的园形平面压电片(2)所组成的探头。
2.按照权利要求
1所说的探头，其特征在于所说的变截面园环压电片(1)是用Kt大和Kp也大的压电陶瓷材料如PzT加工成外边缘光滑而中心对称的园，内边缘呈锯齿形而中心不对称的部件。
3.按照权利要求
1所说的探头，其特征在于所说的园形平面压电片(2)是采用Kt大，Kp小的压电陶瓷材料如PT制成其外边缘呈锯齿的非中心对称的部件。
4.按照权利要求
1所说的探头，其特征在于在园环形压电片(1)与园形压电片(2)之间夹有隔声层(5)和金属层(3)。
5.按照权利要求
1所说的探头，其特征在于在其背向有一用钨粉加环氧树脂浇注固化的背衬块(6)。
6.按照权利要求
1所说的探头，其特征在于在园环形压电片(1)和园形平面压电片(2)的底侧粘有用氧化铝作成的保护膜(4)，该保护膜(4)也可是软胶膜或镀镍铬。
专利摘要
一种平面接触绳声束，窄脉冲探头的设计方法，采用馒头形外圆环发射，内平面薄圆片接收的探头结构，实现了平面接触绳声束聚焦窄脉冲的效果，并可达到实用化程度，对提高检测分辨率，抑制材料结构噪声，提高检测精度和准确性都有十分重要的意义，尤其对缺陷的定量检测方面都有重要价值。
文档编号G01N29/00GK85100708SQ85100708
公开日1986年8月27日 申请日期1985年4月1日
发明者李明轩 申请人:中国科学院声学研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan