[发明专利]一种用于工业检测的双频相控阵超声探头

说明书

一种用于工业检测的双频相控阵超声探头，包括高频晶片阵元、低频晶片阵元、隔声层、外壳、线缆、连接器；所述高频晶片阵元、低频晶片阵元、隔声层封装于外壳内，高频晶片阵元和低频晶片阵元的阵元排列方式为线性阵列或二维阵列，所述隔声层将高频晶片阵元和低频晶片阵元分隔开，并且其分隔面垂直于高频晶片阵元和低频晶片阵元的阵元面，所述高频晶片阵元和低频晶片阵元分别通过线缆与连接器连接。将高频信号和低频信号融合在一起，既提升了检测的覆盖范围，又减少了更换探头所需的额外成本和时间，有效地提高了检测效率。在特定的频率配置下，还可实现非线性超声检测，具有充分的灵活性和便捷性。

技术领域

本发明属于无损检测输送领域，具体涉及一种用于工业检测的双频相控阵超声探头。

背景技术

随着技术水平的进步，相控阵技术近年得到了工业界广泛的应用和认可。相比于常规超声检测而言，相控阵技术可以使用多个晶片阵元组成一个与常规探头相当的“虚拟探头”，通过依次激励的形式实现电子扫查，从而代替机械扫查，实现检测效率的提升和检测系统复杂度的降低；将多个晶片阵元组成一个探头，结合延迟法则可以对声速角度的偏转控制，实现扇形扫查，同时叠加相应的聚焦法则，可以实现分区扫查、动态聚焦等功能，提高了检测的信噪比和检测灵敏度。基于相控阵的硬件基础，外加灵活多变的软件设置和算法支持，一套相控阵系统可实现常规超声探头组合难以比拟的技术优势和综合成本优势。相控阵检测技术的引入给工业界的无损检测带来了新的应用和解决方案，尤其是各种形式的探头配合与被检测对象想适应的软件算法、辅助工装等，极大地降低了检测实施的难度和成本，提高了技术本身的灵活性，因此这一技术也被广泛用于核电、钢铁、石化、航空航天、船舶、铁路等诸多领域。

尽管相控阵检测的技术优势明显，其也有一定的局限性：相控阵探头所发出的声场特性分布往往与探头自身的阵元尺寸、个数、频率等因素直接相关，而这些参数往往是固定的。不同的频率意味着相应的适用范围有所不同：低频往往具有较好的声穿透性，因此可以检测较厚的工件，但同时其近场盲区也较大，相应的横向分辨力、以及发现细小缺陷的能力也较差；高频则相反，即往往具有较高的横向分辨率，较强的缺陷检出能力，较小的表面盲区、以及较差的声穿透性。因此在通常的应用中，往往会针对工件的特点和要求选用不同的类型的探头，特殊情况下，例如分区检测，则会选用不同规格的探头对不同区域进行检测，实现更大的覆盖区间。这种情况下，通常需要同时配备高频与低频的探头，相应的采购成本会大大提升，检测中因更换探头进行二次扫查所带来的时间成本也是显而易见的。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种用于工业检测的双频相控阵超声探头。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种用于工业检测的双频相控阵超声探头，包括高频晶片阵元、低频晶片阵元、隔声层、外壳、线缆、连接器；所述高频晶片阵元、低频晶片阵元、隔声层封装于外壳内，高频晶片阵元和低频晶片阵元的阵元排列方式为线性阵列或二维阵列，所述隔声层将高频晶片阵元和低频晶片阵元分隔开，并且其分隔面垂直于高频晶片阵元和低频晶片阵元的阵元面，所述高频晶片阵元和低频晶片阵元分别通过线缆与连接器连接。

进一步地，所述外壳呈长方体状。

更进一步地，当所述高频晶片阵元和低频晶片阵元的阵元排列方式为线性阵列时，高频晶片阵元和低频晶片阵元的宽度方向与外壳的宽度方向一致。

更进一步地，当所述高频晶片阵元和低频晶片阵元的阵元排列方式为线性阵列时，高频晶片阵元和低频晶片阵元的宽度方向与外壳的长度方向一致。

进一步地，所述高频晶片阵元和低频晶片阵元的阵元数均不低于8个。

进一步地，所述高频晶片阵元的中心频率高于低频晶片阵元的中心频率。

进一步地，所述高频晶片阵元的高频晶片的标称频率为低频晶片阵元的低频晶片的标称频率的整数倍。

与现有技术相比，本发明的有益效果：