[发明专利]一种涡流与超声复合的测厚探头及测厚方法

说明书

本发明属于无损检测领域，公开了一种涡流与超声复合的测厚探头及测厚方法，包括外壳；外壳一端上设置保护层，保护层靠近外壳的一侧上依次设置延迟块和用于生成超声波的晶片，晶片的上下表面均设置镀银层，镀银层上设置晶片电极引线；保护层上开设通孔，通孔内设置壳体，壳体内部设置磁芯，磁芯上套设用于涡流检测的涡流线圈，涡流线圈上设置线圈引线；晶片电极引线和线圈引线均穿出外壳，并与外壳外壁上设置的接口连接。将涡流和超声探头集成在同一探头上，只需一次检测就可得到待测试透平叶片基体的厚度、TBCs陶瓷层的厚度以及TBCs金属层的厚度，克服了两次测量带来的位置误差，并显著提高了测量效率。

技术领域

本发明属于无损检测领域，涉及一种涡流与超声复合的测厚探头及测厚方法。

背景技术

燃气轮机透平叶片是将高温燃气的能量转化为燃气轮机对外做功的关键部件，透平叶片作为旋转部件在运行过程中需要承受高温、离心应力、气流冲击力以及振动应力等载荷的综合作用，为了降低透平叶片基体的工作温度，一般都在透平叶片基体表面覆盖热障涂层(TBCs)，可以有效降低透平叶片基体的工作温度，减缓热腐蚀等。在透平叶片制造和服役阶段，都需要对透平叶片基体及其TBCs的厚度和均匀性进行监测，判断制造质量是否合格，服役状态是否健康等。其中，透平叶片基体的厚度一般在10～30mm之间，TBCs陶瓷层厚度在150～300μm之间，TBCs金属层厚度100～200μm之间。

目前常用的测厚方法是超声回波法测量透平叶片基体及金属层厚度，涡流法测量TBCs陶瓷层厚度。但是，上述检测过程存在以下3点不足：1、透平叶片基体厚度超声测量和TBCs涂层厚度涡流测量分开进行，检测效率较低；2、由于不是同时测量，前后两次测量的位置、耦合状况以及探头压紧力难以完全一致，测得的透平叶片基体厚度和TBCs厚度往往不是同一位置的数值；3、常用的便携式涡流测厚仪只能测量TBCs陶瓷层厚度，对于TBCs金属层厚度无法测量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，在测量透平叶片基体厚度及TBCs陶瓷层厚度时，检测效率较低，且检测结果不准确的缺点，提供一种涡流与超声复合的测厚探头及测厚方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明一方面，一种涡流与超声复合的测厚探头，包括外壳；

外壳一端上设置保护层，保护层靠近外壳的一侧上依次设置延迟块和用于生成超声波的晶片，晶片的上下表面均设置镀银层，镀银层上设置晶片电极引线；

保护层上开设通孔，通孔内设置壳体，壳体内部设置磁芯，磁芯上套设用于涡流检测的涡流线圈，涡流线圈上设置线圈引线；

晶片电极引线和线圈引线均穿出外壳，并与外壳外壁上设置的接口连接。

本发明涡流与超声复合的测厚探头进一步的改进在于：

所述外壳的内壁上设置材质为环氧树脂加钨粉的背衬。

所述涡流线圈包括激励线圈和检测线圈，激励线圈和检测线圈间隔套设在磁芯上。

所述保护层的材质为有机玻璃。

所述保护层的厚度为晶片产生的超声波中心频率波长的四分之一。

所述接口为BNC接口或LEMO接口。

所述晶片的材质为压电复合材料，中心频率为5～10MHz。

所述磁芯的材质为软磁铁氧体，所述壳体和外壳的材质分别为铝或不锈钢，所述晶片电极引线和线圈引线均采用铜线。

所述磁芯的直径为1～2mm，所述延迟块为环形，高度为5～10mm。

本发明第二方面，一种涡流与超声复合的测厚探头的测厚方法，应用于带TBCs涂层的透平叶片，包括以下步骤：