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超声波传感器(直探头)结构详细介绍

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超声波传感器直探头)结构详细介绍
超声波探头.jpg
超声波直探头
       波束垂直于被探工件表面入射的探头称为直探头。它用来发射和接收纵波,一般用于手工操作接触法探伤,既适宜于单探头反射法,也适宜于双探头穿透法。直探头由压电晶片、阻尼块(吸收块)、高频接线及地线、保护膜和壳体等基本元件组成。
       直探头的用途非常广泛,主要用于一般探伤应用,结构不复杂的金属件、非金属件超声波探伤,板材、棒材、管材、锻件、铸件、坯料超声波探伤,分层结构、叠层结构检测,粗晶或高衰减材料检测,材料声速、特性检测,风电行业各类螺栓探伤及螺栓预紧力在线监测等。
超声波探头结构示意图.jpg
一、压电晶片
      压电晶片是超声波探头的核心元件,它的作用是发射和接收超声波,实现电声换能。晶片由压电单晶体按一定方式和一定方向切割而成或由压电陶瓷经极化制成。晶片两面敷有作为电极的银层,目的是使供给晶片的电压均匀,晶片上电极接火线引至电路,底面则接地线口与电路的公共点相接以便形成回路。压电晶片是探头的关键元件,压电晶片的性能好坏直接关系着超声波探头的质量,晶片的尺寸和谐振频率,决定发射声场的强度、距离波幅特性与指向性。晶片制作质量的好坏,也关系着超声波探头的声场对称性、分辨力、信噪比等特性。
      常用的压电晶片主要分为压电陶瓷晶片和复合晶片。
      压电陶瓷晶片通常使用PZT(铅锆钛)和PZT-5H(铅锆钛-钛酸钡)等压电陶瓷材料,陶瓷材料各向异性小,使得径向振动对厚度振动的干扰大,压电陶瓷晶片机械品质因子高,带宽窄。
      复合晶片通常使用1-3型压电复合材料,压电陶瓷柱按照一定的规律排列于聚合物,其具有单纯的厚向震动模式,较低的机械品质因数、声阻抗,是制作宽带、窄脉冲、高灵敏度和高分辨率超声波探头最理想的压电材料
二、阻尼块
      阻尼块也称吸收块,通常用钨粉和环氧树脂按一定比例配制而成,粘附在压电晶片背面,其作用是阻止晶片的惯性振动和吸收晶片背面辐射的声能,从而减小脉冲宽度和杂波信号干扰。在脉冲反射法探伤中。我们希望晶片振动后立即恢复到静止状态。准备接收回波信号,晶片的继续振动会影响回波信号的接收,其结果使盲区增大,分辨力降低。此外,声能是从晶片前后两面同时发射的,背面辐射的声能返回晶片将会产生杂波信号。在晶片背面加高阻尼吸收介质,一方面可阻止晶片的惯性振动,另一方面又可吸收晶片背面辐射的声能。
三、保护膜
      超声波探头压电晶片前面一般都加保护膜,其作用是保护压电晶片和电极,防止磨损和碰坏,改善超声波探头与被探工件耦合。保护膜必须耐磨性能好、强度高、材质声衰减小、透声性能好、厚度合适。 保护膜分为软保护膜和硬保护膜。硬保护膜常用氧化铝(刚玉)、有机玻璃、亚胺等材料制成,适用于表面光洁的工件检测。软保护膜常用聚胶脂软性塑料制成,适用于表面粗糙的工件检测
四、壳体
      超声波探头的壳体由金属或塑料制成,它起着固定和保护整个探头元件的作用。壳体上带有探头电缆接头,有螺口也有插口或卡口的,如Q9、C6、C5等。壳体表面标有探头型号和规格。
五、电缆线(探头线


      电缆线也叫探头线,是超声波探头与超声波探伤仪之间用来连接的高频同轴电缆,这种电缆线可消除外来电波对超声波探头的激励脉冲及回波脉冲的影响,并防止这种高频脉冲以电波形式向外辐射。
济南三木科仪检测技术有限公司
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