[发明专利]能进行超声波精确测量具有超声波传感器的连接件及工艺和用途

说明书

技术领域

本发明属于一种机械上的连接零部件，特别是一种具有在低、高温、水、水溶液、化学品、及高能辐射中仍能保持其稳定性的超声波传感器装置的技术。能通过超声波测量仪对组装时连接零部件的预紧力，拉力和扭力进行精确的测量。本发明超声波传感器具有分层结构，它的功能层、电极层和压电层通过物理和化学钝化层来固定或嵌入，通过紧凑的层结构来进一步减少化学活性面。利用这些钝化层来抑制由高温或高能辐射所激发的扩散、氧化、脱氧，减少以及腐蚀等化学降解过程。通过在紧凑的物理化学防护层中进一步的固定和嵌入使得超声波传感器装置表面化学活性的减少得以实现。

背景技术

目前，利用超声波检测技术对组装时的机械连接零部件进行检测，如对螺钉或螺栓在组装时的预紧力、拉力和扭力的检测。在检测中，在连接零部件的端面上设置超声波传感器，一般的超声波传感器缺点在于超过200℃时，它的功能层就会扩散、氧化、脱氧减少以及腐蚀，后果是完全失去压电功能，无法进行正常的检测工作；另一个缺点是水和液体浸入后，会导致电极层和压电层的功能消失。在目前的超声波传感器中使用了聚偏氟乙烯膜材料，其缺点是不耐高温，温度超过约70℃时就开始老化，在极端情况下甚至可能溶解，并且在表面观察不到，因此利用这样受损的超声波传感器进行检测，会导致测量结果不准确，所发生的误差率达到40％，甚至无法进行超声波测量。

此外，在机械连接零部件的测量面使用耦合凝胶的耦合超声波传感器进行测量时并不适合，因为在探头定位时，微小的差异会导致超声波耦合预备时间的差别，无法实现所需测量的精确度。

发明内容

本发明的目的是提供一种能进行超声波精确测量具有超声波传感器的连接件及工艺和用途，其传感器在1500℃以上高温时，仍能够长期保持稳定运行，同时耐水、化学品的浸蚀和高能辐射，并保持其工作稳定性。

本发明提供的技术方案如下：它包括连接件，其特征在于：在连接件的一端面或两端面上设置超声波传感器原件，其结构是，逐层分别嵌度压电层，钝化层和电极层，即最内层设置第一钝化层，在第一钝化层上面中部设置压电层，在压电层上面及压电层外周的第一钝化层上面设置第二钝化层，第二钝化层的上面中部设置环状第一电极层，在环状第一电极层内设置第二电极层，在环状第一电极层和第二电极层上面及外周的第二钝化层上面设置第三钝化层，在第三钝化层的上面设置机械防护层。

上述的压电层材料从以下材料中选用: 氧化锌、氧化硅、钛酸钡、铌酸锂或镓磷酸盐。

上述的电极层材料从以下材料选用:钛、 氮化钛、氮化钛硅、钛氮化铝、碳化硅或碳氮化硅。

上述的机械防护层材料从以下材料选用: 氮化钛、氮化钛硅、钛氮化铝、氮化硅、氮化铝或碳化硅。

上述的钝化层材料从以下材料选用:二氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、碳化硅或碳氮化硅。

本发明所述的这些嵌度层，可以由各种不同的材料构成以满足各种用途。通过不同的材质构造使得它们具有抗潮湿和腐蚀性介质等特性。

上述的连接件可以是螺钉、螺栓、螺柱、空心钉、铆钉、销钉、法兰、拉杆、发动机零件或飞机零件等。

上述连接件的制造材料最好选用便高合金钢、特种钢、钛、钛合金、铝和铝合金、镍合金、黄铜、非磁性钢、高分子材料。

上述的压电层表面设置倾斜角度以适宜发射和接受纵向以及线性横向偏振超声波。

本发明的积极效果是：嵌度传感器的结构层能抑制物理化学钝化层之间由高温或高辐射所激发的扩散、氧化、脱氧、减少以及腐蚀等化学降解过程。通过紧凑的分层结构来减少化学的活性接触面。利用嵌度紧凑的物理化学防护层(机械层)来减少超声波传导器装置表面的化学活性。连接件上的超声波传感器装置在高于500℃以上高温时，仍能够长期保持稳定运行，同时耐水、化学品的浸蚀和高能辐射，并保持其工作稳定性。检测结果更精确。在设备维护期间能随时对任何连接件进行检测，检测方便。

附图说明

图1是本发明的超声波传感器的结构剖面示意图。

图2是超声波传感器嵌镀在连接件两个端面的示意图。

图3是第一电极层和第二电极层平面设置示意图。

图4是本发明连接超声波检测设备示意图。

图5、图6、图7、图8、图9是几种不同形状连接件设置超声波传感器装置的示意图。 

具体实施方式