超聲波探頭軟性保護膜固定結構研究

沈陽特種設備檢測研究院 馬 毅

超聲波探頭軟性保護膜固定結構研究

沈陽特種設備檢測研究院 馬 毅

本文針對現有通用的超聲波探頭與保護膜固定的方式，探頭與軟保護膜安裝時探頭與膜片相對轉動，，較難使保護膜和探頭測量面的貼合良好，操作過程較繁瑣的現象，，研制出一種超聲波探頭軟性保護膜固定結構，可以避免在安裝過程中產生轉動，且安裝過程簡便，使保護膜與探頭間緊密貼合，達到測量使用的最佳效果。

超聲波探頭；軟性保護膜；固定結構

0 引言

超聲波探傷儀是一種便攜式工業無損探傷儀器，它能夠快速便捷、無損傷、精確地進行工件內部多種缺陷（裂紋、夾雜、折疊、氣孔、砂眼等）的檢測、定位、評估和診斷。既可以用于實驗室，也可以用于工程現場。廣泛地應用在制造業、鋼鐵冶金業、金屬加工業、化工業等需要缺陷檢測和質量控制的領域，也廣泛應用于航空航天、鐵路交通、鍋爐壓力容器等領域的在役安全檢查與壽命評估。它是無損檢測行業的必備[1]。它由儀器主體、探頭以及連接線組成。超聲波探傷是利用超聲波經過不同的介質產生反射的特性。超聲波通過構件檢測表面的耦合劑進入構件，在構件中傳播，碰到缺陷或構件底面就會反射回至探頭，根據反射波在超聲波探傷儀熒光屏中的位置及波幅高度就可計算出其位置及大小[2]。因此只有當探頭與保護膜及工件之間緊密耦合，檢測工作才能得以實施。因此保證探頭與保護膜及工件之間緊密耦合在檢測過程中是非常重要的。

1 現有技術的缺點及研發目的

但是在實際超聲波探傷工作中, 遇到工件的表面光潔度不高或曲率較大的表面時,由于探頭直徑的影響,造成探頭與工件的耦合不好,檢測精度低,甚至無法檢測.另外由于探頭直接接觸檢查工件表面極易造成探頭磨損。因此超聲波探頭通常需要加一種保護膜，以避免探頭直接接觸檢查工件造成的磨損，有效保護探頭。并且當用于表面光潔度不高或有一定曲率的表面時，可改善聲耦合，提高聲能傳遞效率，且探傷結果的重復性較好[3]。

現有的通用固定保護膜方式，膜片只有在探頭主體與旋蓋擰緊的時候才相對靜止，在整個安裝的過程中都是可以相對轉動的。由于膜片和探頭主體測量面之間需要通過耦合劑均勻貼合，且整個探頭測量面范圍內絕對不可以存在氣泡。以現有的通用結構形式，整個操作過程較麻煩，較難使保護膜和探頭測量面的貼合良好。研究目的就是要研制出一種新型的保護膜固定結構，使保護膜安裝更加簡便，解決上述問題。

2 設計方案

本設計旨在解決探頭表面與軟保護膜之間的相對轉動問題，原有設計的最大缺點就是在安裝過程中, 為了使膜片與探頭之間良好耦合，就需要用旋蓋壓緊，由于旋蓋和膜都是可以自由轉動的，在摩擦力作用下很容易產生扭曲變形，使空氣進入膜和探頭之間，造成耦合不好甚至無法實施檢測工作，本項研究就是要克服膜與旋蓋及探頭的相對轉動問題，我們的方案是要預先將軟保護膜牢固固定，然后再使兩者連接，避免在安裝過程中產生的相對轉動，且安裝過程簡便，使保護膜與探頭間緊密貼合，達到測量使用的最佳效果。

具體的設計方案是;在旋蓋內設置鎖緊環，預先將軟保護膜利用鎖緊環固定在旋蓋內。之后旋蓋和探頭主體旋轉連接，在組裝過程中，不需兼顧因為保護膜的轉動引起的組裝困難，只需要在探頭和保護膜接觸后施加壓力排除空氣即可使軟保護、耦合劑、探頭主體測量面緊密貼合達到測量使用的最佳效果。結構見圖1。

圖1 結構圖

結構及安裝說明：

1）插座形式可安裝如圖BNC式或LEMO 款插座。（通過螺紋配合或者用AB膠等）與外殼固定。通過插座 利用連接線 使探頭與儀器連接。

2）晶片組件為探頭內部工作部件，由晶片、背襯材料（以及硬座保護膜）組成，晶片組件（通過AB膠等）與外殼固定。

3）旋蓋與外殼配合，使保護膜部分固定于外殼上。

4）鎖緊環通過螺紋配合旋轉安裝于旋蓋內部，將軟質保護膜固定在旋蓋內部。

5）軟保護膜部分（旋蓋、鎖緊環、保護膜）組裝完成，在探頭測量部件表面（晶片組件外露平面）涂抹耦合劑后安裝保護膜部分。在安裝過程中壓緊保護膜與測量面，排除內部空氣。

3 應用效果

該結構設計克服了膜片在整個安裝的過程中相對轉動，很難保證膜片與探頭的良好耦合的問題。在實際應用中預先固定軟保護膜，配合探頭主體安裝時,極大的簡化了操作程序,安裝更換非常簡單、方便而且探頭和軟保護膜之間耦合良好，此結構適合超聲波探傷各類直探頭。

[1]劉貴民,馬麗麗．無損檢測技術[M]．北京:國防工業出版社,2010．

[2]王務同．超聲波探傷換能器及性能要求[J]．無損檢測,1997,19(3): 79-82．

[3]何明格,趙秀粉,殷國富．數字化超聲波探頭檢測系統設計[J]．制造技術與機床,2011(11)．

Structure of f xed ultrasonic probe soft protective f lm

MA Yi
(Shenyang Institute Of Special Equipment & Research Shenyang 110035, Liaoning)

This article in view of the existing general ultrasonic probe and protective film fixed way, probe and soft protective film probe and the relative rotation of diaphragm, and when installation, more diff cult to make the protective f lm and achieved for probe measure, and operation process was complicated phenomena, and developed an ultrasonic probe soft protective f lm f xed structure, can avoid rotation during the installation process, and the installation process is simple, make the protective f lm between the probe and f t closely, to achieve the desired effect of the measure to use.

Ultrasonic probe Soft protective f lm Fixed structure

馬毅（1960—），男，現供職于沈陽特種設備檢測研究院，高級工程師，從事鍋爐壓力容器檢驗研究工作。