[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

摘要

本发明属于无损检测技术领域，涉及一种复合材料T形连接区液体自耦超声合换能器及检测方法。液体自耦合超声换能器由超声传感单元、外壳、耦合腔、连接座、液体耦合剂和封盖组成。本发明方法根据T形连接区几何特征和缺陷可能取向，基于宽带窄冲击脉冲反射检测原理，发明一种液体自耦合超声换能器，明显改善了超声换能器与被检测复合材料结构T形连接区表面的声学耦合效果和检测信号的稳定性检测结果的准确性，通过采用手动或机械自动扫描方式，实现对复合材料结构T形连接区的覆盖检测，进行缺陷判别方法。本发明可准确检出T形连接区的分层、气孔、夹杂、富脂等缺陷，显著地提高了超声对复合材料结构T形连接区的缺陷检出能力。

主权项

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。