[发明专利]一种超声应力换能器指向性测量装置

说明书

本发明涉及一种超声应力换能器指向性测量装置，涉及换能指向性测量领域，包括：信号发生器、发射换能器、半圆柱试块、接收模块和显示模块；所述信号发生器分别与所述发射换能器和所述显示模块连接；所述发射换能器设置在所述半圆柱试块的平面侧面的中心；所述接收模块设置在所述半圆柱的弧面侧面上；所述发射换能器用于将所述信号发生器产生的电信号转换为声信号；所述接收模块与所述显示模块连接；所述显示模块用于根据所述接收信号接收的声信号确定指向性。本发明能够提高超声应力换能器指向性的测量精度。

技术领域

本发明涉及换能指向性测量领域，特别是涉及一种超声应力换能器指向性测量装置。

背景技术

超声应力检测的应用领域非常广泛，目前其应用领域有栓体、燃气管道、高压容器焊缝等被测件的应力检测。超声应力采用纵波与临界折射纵波进行应力检测，是最为便捷、准确、经济的方法，亦是目前各国研究的热点和今后超声应力检测的主要发展方向。通过超声对应力的敏感度分析表明，沿应力方向上纵波与临界折射纵波敏感度较高，应力的检测精度最高。但实际检测时超声波与应力在方向上存在一定的夹角，影响应力测量的结果。因此超声应力换能器指向性的测量方法及测量装置对超声应力检测具有重要意义。

超声换能器声束指向性的测量，常在水介质进行测量。采用水听器法进行声场特性的测量，利用扫描定位装置带动水听器对若干平面进行扫描，得到的-3dB声束扩散角是描述声场指向性的重要参数。或将发射换能器固定在旋转轴上放至水中，在一定距离处放置标准水听器，通过旋转待测换能器来记录信号绘制指向性图。在水中测量超声换能器的指向性是成熟的方法，但是有些超声应力换能器由于水密性问题不能置于水中，另外有些超声应力换能器是基于电磁超声转换原理，无法往水中辐射声波。在水中的测量方法不适用这类超声应力换能器指向性的校准。因此，部分学者选择超声探伤仪标准试块进行临界折射纵波声束指向特性的实验测量，实验结果与理论结果保持一致。标准试块法利用其相对平面对纵波声束扩散角进行测量，但各角度下接收换能器与发射换能器的距离不同，以此表征换能器的指向性会带来较大的误差。

目前为止，国内外还没有相关的标准和规范来测量超声应力换能器指向性，这对计量部门检定以及使用单位造成了很大的困扰。由此可以看出，非常有必要开展超声应力换能器指向性测量方法的研究和相应测量装置的研制。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声应力换能器指向性测量装置，以提高超声应力换能器指向性的测量精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种超声应力换能器指向性测量装置，包括：信号发生器、发射换能器、半圆柱试块、接收模块和显示模块；

所述信号发生器分别与所述发射换能器和所述显示模块连接；所述发射换能器设置在所述半圆柱试块的平面侧面的中心；所述接收模块设置在所述半圆柱的弧面侧面上；所述发射换能器用于将所述信号发生器产生的电信号转换为声信号；所述接收模块与所述显示模块连接；所述显示模块用于根据所述接收信号接收的声信号确定指向性。

可选地，所述半圆柱试块的表面粗糙度小于10μm。

可选地，所述半圆柱试块的材料为金属材料。

可选地，所述发射换能器包括纵波换能器和临界折射纵波换能器；所述纵波换能器和所述临界折射纵波换能器均设置在所述半圆柱试块的平面侧面的中心；所述纵波换能器和所述临界折射纵波换能器均与所述信号发生器连接。

可选地，所述接收模块为接收换能器或者激光测振仪。

可选地，所述显示模块包括数字示波器和与所述数字示波器连接的上位机；所述数字示波器分别与所述信号发生器和所述接收模块连接。

可选地，所述半圆柱试块的底面上设置半圆刻度盘，所述半圆刻度盘用于调整角度。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：