[发明专利]复合材料T形连接区液体自耦合超声换能器及检测方法

权利要求书

1.一种复合材料T形连接区液体自耦合超声换能器，其特征是，液体自耦合超声换能器(1)由超声传感单元(1A)、外壳(1B)、耦合腔(1C)、连接座(1D)、液体耦合剂(1E)和封盖(1F)组成，

外壳(1B)由一圆柱体加工而成，外壳(1B)的上端加工一同轴半通孔，其内径为φ₂，外壳(1B)的下端加工一贯通圆孔，贯通圆孔的内径为φ₁，贯通圆孔的内径φ₁大于半通孔内径φ₂，在外壳(1B)的下端形成内圆凸台，外壳(1B)的下端加工有外螺纹M₁，外壳(1B)的上端面加工有4个均布的螺纹孔，

超声传感单元(1A)由压电晶片、声学透镜、阻尼块、正负电极连接线组成，其中，正负电极连接线的一端分别与压电晶片的正负端连接，压电晶片上端再与阻尼块通过树脂胶接在一起，声学透镜与压电晶片下端粘接，封装为超声传感单元(1A)，将封装后的超声传感单元(1A)通过树脂封装在外壳(1B)中，并使超声传感单元(1A)的下端面与外壳(1B)下端面凸台面齐平；

连接座(1D)与封盖(1F)固定在一起，正负电极连接线的另一端分别与连接座(1D)上的正负端连接，封盖(1F)固定在外壳(1B)上端面，

耦合腔(1C)为一锥形体，此锥形体内部加工有一贯通的锥形通孔，此锥形通孔的上端内径大小与φ₁相同，下端内径为φ₃，通孔的上端加工有内螺纹，此螺纹与M₁匹配，耦合腔(1C)内壁表面进行毛化处理，耦合腔(1C)内部容积为V₁，液体耦合剂(1E)位于耦合腔(1C)内部，

耦合腔(1C)内部容积V₁的确定方法为：

其中，

ρ为耦合剂(1E)的密度，

g为重力加速度，

F_r为液体耦合剂(1E)作用在耦合腔(1C)内壁径向力，

F_a为液体耦合剂(1E)在耦合腔(1C)内壁表面产生的吸附力，

K为液体耦合剂(1E)与耦合腔(1C)内壁直径的摩擦系数，

P₀为大气压，

π为常数，约为3.14159。

2.根据权利要求 1中所述的一种复合材料T形连接区液体自耦合超声换能器，其特征是，超声换能器(1)的耦合腔(1C)下端内径φ₃和壁厚h根据被检测复合材料结构中T形连接区的几何特征进行选择，φ₃的取值范围为2mm-6mm，h的取值范围为0.5mm-2mm。

3.根据权利要求 1中所述的一种复合材料T形连接区液体自耦合超声换能器，其特征是，根据被检测复合材料结构中T形连接区(6)的缺陷检出要求，选择非聚焦和聚焦超声传感单元(1A)，用于不同检测要求的复合材料结构中T形连接区(6)超声检测。

4.根据权利要求 1中所描述的一种复合材料T形连接区液体自耦合超声换能器，其特征是，超声换能器(1)选用宽带窄脉冲超声换能器，且

这里，

——为超声换能器(1)的带宽，

——为超声单元(2)的带宽，

——为超声换能器(1)的中心频率。