[发明专利]一种超声探头阻尼背衬的制造方法

说明书

本发明涉及一种超声探头阻尼背衬的制作方法，包括：步骤1)确定探头的中心频率f_c和带宽Δf；步骤2)根据探头中心频率确定间距a，根据带宽确定金属丝直径d；步骤3)将金属丝以间隔a在二维XOY方向上排列，其轴向沿Z方向，灌注环氧树脂成型；步骤4)根据探头尺寸、形状，切割此树脂块，即可作为背衬安装于压电晶片背面。其中，压电晶片所在平面应沿XOZ或YOZ平面。本发明所述法制作方便，制作获得的超声探头阻尼背衬吸波频率和带宽调节方便。

技术领域

本发明涉及超声检测领域，具体涉及一种超声探头阻尼背衬的制造方法。

背景技术

超声探头组成结构中，压电晶片背衬材料的主要作用之一是吸收压电晶片背向辐射的声波，否则此声波经过反射后重新被压电晶片接收，甚至可能穿透至工件中，从而影响检测结果。目前背衬材料多用环氧树脂制作而成，制作方法为根据经验在环氧树脂中添加钨粉等物质，增加背衬对声波的衰减。然而，该方法存在如下问题：1、钨粉颗粒度、分散度等均对实际吸声效果有很大影响，钨粉容易聚集成团或沉淀在底部，严重降低衰减效果，其工艺难以控制，对制作人员操作和经验要求高；2、钨粉粒度、浓度等配方完全靠经验，也不存在与目标衰减频段对应的经验化公式，与探头设计中心频率、带宽等参数之间不存在明确的定量关系，从而吸声参数的可控性低；3、由于超声频率越低，在材料中的衰减越小，因而对于此方法对较低频率的超声探头，吸声即阻尼效果欠佳，或者为获取衰减效果，使得声波需要较长的距离而增大背衬厚度，从而增加了探头尺寸和重量。综上，现有背衬材料制作方法，存在工艺稳定性差、吸声参数可控性低、低频效果难以保证等问题。

发明内容

为克服现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种超声探头阻尼背衬的制造方法，具体如下：

步骤1)获取所述超声探头预先设计的中心频率f_c和带宽Δf；

步骤2)根据探头中心频率f_c和带宽Δf确定间距a，根据带宽Δf确定金属丝直径d；

其中，f_c单位为MHz，a、d单位为mm；β，γ，K是与材料声学性能有关的参数，取值范围大于0，β单位为mm·Hz；γ和K为无量纲参数，取值范围大于0且γK；

步骤3)金属丝轴向沿Z方向，将多根金属丝以中心间距为a的形式，按照正方形在二维XOY方向上排列，灌注环氧树脂成型，形成树脂块；

步骤4)根据所述超声探头预先设计的尺寸、形状，切割步骤3)形成的所述树脂块，作为背衬安装于压电晶片背面；所述压电晶片所在平面应平行于所述树脂块的XOZ或YOZ平面，所述树脂块切割形成的背衬高度，即垂直于所述压电晶片所在平面方向的高度大于等于5a。

进一步的，所述步骤3)将金属丝以中心间距为a的形式，按照正六边形在二维XOY方向上排列，其轴向沿Z方向，灌注环氧树脂成型。

进一步的，步骤2)所述金属丝为钨丝或钢丝，对于钨丝，β＝0.6，γ＝0.8，K＝2.5；对于钢丝，β＝0.86，γ＝0.3，K＝1.38。

进一步的，步骤2)中，对钨丝，d/a的取值在0.4～0.8之间；对钢丝，d/a的取值在0.5～0.9之间。

进一步的，步骤4)中，所述树脂块切割形成的背衬高度大于等于3a。