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【中國儀器網(wǎng) 解決方案】超聲波探傷儀探頭主要由壓電晶片組成。探頭可發(fā)射及接收超聲波。探頭由于其結(jié)構(gòu)的不同可分為直探頭(縱波)、斜探頭(橫波)、表面波探頭(表面波)、蘭姆波探頭(蘭姆波)、可變角探頭(縱波、橫波、表面波、蘭姆波)、雙探頭(一個探頭發(fā)射，另一個探頭接收)、聚焦探頭(將聲波聚集為一細束)、水浸探頭(可浸在液體中)以及其它探頭(如探高壓瓷瓶的S型或扁平探頭或探人體用的醫(yī)用探頭)等。
1.直探頭
直探頭也稱平探頭，可發(fā)射及接受縱波。
直探頭主要由壓電晶片、阻尼塊(吸收塊)及保護膜組成。
(1)壓電晶片
壓電晶片的厚度與超聲頻率成反比。例如鋯鈦酸鉛(PZT-5)的頻率厚度常數(shù)為1890千赫/毫米， 晶片厚度為1毫米時，自然頻率為1.89兆赫，厚度為0.7毫米時，自然頻率約2.5兆赫。電壓晶片的直徑與擴散角成反比。電壓晶片兩面敷有銀層，作為導(dǎo)電的極板，晶片底面接地線，晶片上面接導(dǎo)線引至電路上。
(2)保護膜
直探頭為避免晶片與工件直接接觸而磨損晶片，在晶片下粘合一層保護膜，有軟性保護和硬性保護 兩種。軟性的可用塑料薄膜(厚約0.3毫米)，與表面粗糙的工件接觸較好。硬性可用不銹鋼片或陶瓷片。保護膜的厚度為二分之一波長的整數(shù)倍，聲波穿透率大。厚度為四分之一波長的奇數(shù)倍時，穿透率小。晶片與保護膜粘合后，探頭的諧振頻率將降低。保護膜與晶片粘合時，粘合層應(yīng)盡可能的薄，不得滲入空氣。粘合劑的配方為 618環(huán)氧樹脂：二乙烯三胺：鄰苯二甲酸二丁酯=100：8：10 粘合后加一定的壓力，放置24小時，再在60℃~80℃溫度下烘干4小時。
(3)阻尼塊
阻尼塊又名吸收塊，其作用為降低降低晶片的機械品質(zhì)系數(shù)，吸收聲能量。如果沒有阻尼塊，電振蕩脈沖停止時，壓電晶片因慣性作用，仍繼續(xù)振動，加長了超聲波的脈沖寬度，使盲區(qū)增大，分辨力差。吸收塊的聲阻抗等于晶片的聲阻抗時，效果佳，常用的吸收快配方如下 鎢粉：環(huán)氧樹脂：二乙烯三胺(硬化劑)：鄰苯二甲酸二丁酯(增塑劑)=35克：10克：0.5克：1克 為使晶片和阻尼塊粘合良好，在灌澆前先用丙酮清洗晶片和晶片座表面，并加熱至60℃~80℃再行灌澆。環(huán)氧樹脂和鎢粉應(yīng)充分混合均勻。灌澆后把探頭傾斜，使阻尼塊上表面傾斜20°左右，這樣可消除聲波在吸收塊上的發(fā)射，使熒光屏上雜波減少。
2.斜探頭
超聲波探傷儀斜探頭可發(fā)射及接收橫波。 斜探頭主要由壓電晶片、阻尼塊和斜楔塊組成。晶片產(chǎn)生縱波，經(jīng)斜楔傾斜入射到被測工件中，轉(zhuǎn)換為橫波。斜楔為有機玻璃，被測工件為鋼，斜探頭的角度(即入射角)在28°~61°之間時，在鋼中可產(chǎn)生橫波。斜楔的形狀應(yīng)使聲波在斜楔中傳播時不得返回晶片，以免出現(xiàn)雜波。直探頭在液體中傾斜入射工件時，也能產(chǎn)生橫波。
3.表面探頭波
表面探頭波可發(fā)射和接收表面波。
表面波探頭是斜探頭的一個特例。當入射角增大到某一角度，使在工件中橫波的折射角為90°時，在工件中可產(chǎn)生表面波，直探頭在液體中傾斜入射工件時，也能產(chǎn)生表面波。
4.蘭姆波探頭
可發(fā)射和接收蘭姆波，也是斜探頭的一個特例。當入射角達到一定角度時，在工件中產(chǎn)生蘭姆波，直探頭在液體中傾斜入射工件時，也能產(chǎn)生蘭姆波。
5.可變角探頭
可變角探頭可連續(xù)改變?nèi)肷浣牵援a(chǎn)生縱波，橫波，表面波和蘭姆波。壓電晶片固定在半圓楔塊上，半圓楔快又置于大楔塊的圓洞內(nèi)，空隙處注有油，以作導(dǎo)聲耦合劑。半圓楔塊轉(zhuǎn)動時，入射角即改變。
6.雙晶探頭
超聲波探傷儀雙雙晶探頭，又稱組合探頭，兩塊壓電晶片裝在一個探頭架內(nèi)，一個晶片發(fā)射，另一個接收。雙探頭發(fā)射及接收縱波，晶片下的延遲塊使聲波延遲一段時間后射入工件，這樣可探測近表面的缺陷并可提高分辨力。兩塊晶片有一傾角(一般約3°~18°)，兩晶片聲場重合部分(陰影部分)，是探傷靈敏度較高的部位。
7.水浸探頭
可在水中探傷，其結(jié)構(gòu)與直探頭相似，只是探頭較長，以便浸在水中，保護膜也可去掉。
8.聚焦探頭
可將超聲波聚集成一細束(線狀或點狀)，在焦點處聲能集中，可提高探傷靈敏度及分辨力。聚焦探頭多用于液浸法自動化探傷。探頭發(fā)射縱波，但在液體中傾斜入射到工件時，由于入射角的不同，在工件中可產(chǎn)生橫波、表面波或蘭姆波，根據(jù)需要而定。超聲聚焦有二種方法：一種是將壓電晶片做成凹面，發(fā)射的聲波直接聚焦。
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