沈阳特种设备检测研究院 马 毅

超声波探头软性保护膜固定结构研究

沈阳特种设备检测研究院 马 毅

本文针对现有通用的超声波探头与保护膜固定的方式，探头与软保护膜安装时探头与膜片相对转动，，较难使保护膜和探头测量面的贴合良好，操作过程较繁琐的现象，，研制出一种超声波探头软性保护膜固定结构，可以避免在安装过程中产生转动，且安装过程简便，使保护膜与探头间紧密贴合，达到测量使用的最佳效果。

超声波探头；软性保护膜；固定结构

0 引言

超声波探伤仪是一种便携式工业无损探伤仪器，它能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷（裂纹、夹杂、折叠、气孔、砂眼等）的检测、定位、评估和诊断。既可以用于实验室，也可以用于工程现场。广泛地应用在制造业、钢铁冶金业、金属加工业、化工业等需要缺陷检测和质量控制的领域，也广泛应用于航空航天、铁路交通、锅炉压力容器等领域的在役安全检查与寿命评估。它是无损检测行业的必备[1]。它由仪器主体、探头以及连接线组成。超声波探伤是利用超声波经过不同的介质产生反射的特性。超声波通过构件检测表面的耦合剂进入构件，在构件中传播，碰到缺陷或构件底面就会反射回至探头，根据反射波在超声波探伤仪荧光屏中的位置及波幅高度就可计算出其位置及大小[2]。因此只有当探头与保护膜及工件之间紧密耦合，检测工作才能得以实施。因此保证探头与保护膜及工件之间紧密耦合在检测过程中是非常重要的。

1 现有技术的缺点及研发目的

但是在实际超声波探伤工作中, 遇到工件的表面光洁度不高或曲率较大的表面时,由于探头直径的影响,造成探头与工件的耦合不好,检测精度低,甚至无法检测.另外由于探头直接接触检查工件表面极易造成探头磨损。因此超声波探头通常需要加一种保护膜，以避免探头直接接触检查工件造成的磨损，有效保护探头。并且当用于表面光洁度不高或有一定曲率的表面时，可改善声耦合，提高声能传递效率，且探伤结果的重复性较好[3]。

现有的通用固定保护膜方式，膜片只有在探头主体与旋盖拧紧的时候才相对静止，在整个安装的过程中都是可以相对转动的。由于膜片和探头主体测量面之间需要通过耦合剂均匀贴合，且整个探头测量面范围内绝对不可以存在气泡。以现有的通用结构形式，整个操作过程较麻烦，较难使保护膜和探头测量面的贴合良好。研究目的就是要研制出一种新型的保护膜固定结构，使保护膜安装更加简便，解决上述问题。

2 设计方案

本设计旨在解决探头表面与软保护膜之间的相对转动问题，原有设计的最大缺点就是在安装过程中, 为了使膜片与探头之间良好耦合，就需要用旋盖压紧，由于旋盖和膜都是可以自由转动的，在摩擦力作用下很容易产生扭曲变形，使空气进入膜和探头之间，造成耦合不好甚至无法实施检测工作，本项研究就是要克服膜与旋盖及探头的相对转动问题，我们的方案是要预先将软保护膜牢固固定，然后再使两者连接，避免在安装过程中产生的相对转动，且安装过程简便，使保护膜与探头间紧密贴合，达到测量使用的最佳效果。

具体的设计方案是;在旋盖内设置锁紧环，预先将软保护膜利用锁紧环固定在旋盖内。之后旋盖和探头主体旋转连接，在组装过程中，不需兼顾因为保护膜的转动引起的组装困难，只需要在探头和保护膜接触后施加压力排除空气即可使软保护、耦合剂、探头主体测量面紧密贴合达到测量使用的最佳效果。结构见图1。

图1 结构图

结构及安装说明：

1）插座形式可安装如图BNC式或LEMO 款插座。（通过螺纹配合或者用AB胶等）与外壳固定。通过插座 利用连接线 使探头与仪器连接。

2）晶片组件为探头内部工作部件，由晶片、背衬材料（以及硬座保护膜）组成，晶片组件（通过AB胶等）与外壳固定。

3）旋盖与外壳配合，使保护膜部分固定于外壳上。

4）锁紧环通过螺纹配合旋转安装于旋盖内部，将软质保护膜固定在旋盖内部。

5）软保护膜部分（旋盖、锁紧环、保护膜）组装完成，在探头测量部件表面（晶片组件外露平面）涂抹耦合剂后安装保护膜部分。在安装过程中压紧保护膜与测量面，排除内部空气。

3 应用效果

该结构设计克服了膜片在整个安装的过程中相对转动，很难保证膜片与探头的良好耦合的问题。在实际应用中预先固定软保护膜，配合探头主体安装时,极大的简化了操作程序,安装更换非常简单、方便而且探头和软保护膜之间耦合良好，此结构适合超声波探伤各类直探头。

[1]刘贵民,马丽丽．无损检测技术[M]．北京:国防工业出版社,2010．

[2]王务同．超声波探伤换能器及性能要求[J]．无损检测,1997,19(3): 79-82．

[3]何明格,赵秀粉,殷国富．数字化超声波探头检测系统设计[J]．制造技术与机床,2011(11)．

Structure of f xed ultrasonic probe soft protective f lm

MA Yi
(Shenyang Institute Of Special Equipment & Research Shenyang 110035, Liaoning)

This article in view of the existing general ultrasonic probe and protective film fixed way, probe and soft protective film probe and the relative rotation of diaphragm, and when installation, more diff cult to make the protective f lm and achieved for probe measure, and operation process was complicated phenomena, and developed an ultrasonic probe soft protective f lm f xed structure, can avoid rotation during the installation process, and the installation process is simple, make the protective f lm between the probe and f t closely, to achieve the desired effect of the measure to use.

Ultrasonic probe Soft protective f lm Fixed structure

马毅（1960—），男，现供职于沈阳特种设备检测研究院，高级工程师，从事锅炉压力容器检验研究工作。