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超声波探头
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详细信息
超声波探头可发射及接收超声波。探头由于其结构的不同可分为直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、可变角探头（纵波、横波、表面波、兰姆波）、双探头（一个探头发射，另一个探头接收）、聚焦探头（将声波聚集为一细束）、水浸探头（可浸在液体中）以及其它探头（如探高压瓷瓶的S型或扁平探头或探人体用的医用探头）等。
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一、直探头也称平探头，可发射及接受纵波。直探头主要由压电晶片、阻尼块（吸收块）及保护膜组成。
（1）压电晶片：压电晶片的厚度与超声频率成反比。例如锆钛酸铅（PZT-5）的频率厚度常数为1890千赫/毫米，晶片厚度为1毫米时，自然频率为1.89兆赫，厚度为0.7毫米时，自然频率约2.5兆赫。电压晶片的直径与扩散角成反比。电压晶片两面敷有银层，作为导电的极板，晶片底面接地线，晶片上面接导线引至电路上。
（2）保护膜：直探头为避免晶片与工件直接接触而磨损晶片，在晶片下粘合一层保护膜，有软性保护和硬性保护两种。软性的可用塑料薄膜（厚约0.3毫米），与表面粗糙的工件接触较好。硬性可用不锈钢片或陶瓷片。保护膜的厚度为二分之一波长的整数倍，声波穿透率zui大。厚度为四分之一波长的奇数倍时，穿透率最小。晶片与保护膜粘合后，探头的谐振频率将降低。保护膜与晶片粘合时，粘合层应尽可能的薄，不得渗入空气。粘合剂的配方为 618环氧树脂：二乙烯三胺：邻苯二甲酸二丁酯=100：8：10 粘合后加一定的压力，放置24小时，再在60℃~80℃温度下烘干4小时。
（3）阻尼块阻尼块又名吸收块：其作用为降低降低晶片的机械品质系数，吸收声能量。如果没有阻尼块，电振荡脉冲停止时，压电晶片因惯性作用，仍继续振动，加长了超声波的脉冲宽度，使盲区增大，分辨力差。吸收块的声阻抗等于晶片的声阻抗时，效果好，常用的吸收快配方如下钨粉：环氧树脂：二乙烯三胺（硬化剂）：邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂）=35克：10克：0.5克：1克 为使晶片和阻尼块粘合良好，在灌浇前先用丙酮清洗晶片和晶片座表面，并加热至60℃~80℃再行灌浇。环氧树脂和钨粉应充分混合均匀。灌浇后把探头倾斜，使阻尼块上表面倾斜20°左右，这样可消除声波在吸收块上的发射，使荧光屏上杂波减少。
二、探头的种类
1、斜探头：超声波探伤仪斜探头可发射及接收横波。斜探头主要由压电晶片、阻尼块和斜楔块组成。晶片产生纵波，经斜楔倾斜入射到被测工件中，转换为横波。斜楔为有机玻璃，被测工件为钢，斜探头的角度（即入射角）在28°~61°之间时，在钢中可产生横波。斜楔的形状应使声波在斜楔中传播时不得返回晶片，以免出现杂波。直探头在液体中倾斜入射工件时，也能产生横波。
2、表面探头波：可发射和接收表面波。表面波探头是斜探头的一个特例。当入射角增大到某一角度，使在工件中横波的折射角为90°时，在工件中可产生表面波，直探头在液体中倾斜入射工件时，也能产生表面波
3、聚焦探头：可将超声波聚集成一细束（线状或点状），在焦点处声能集中，可提高探伤灵敏度及分辨力。聚焦探头多用于液浸法自动化探伤。探头发射纵波，但在液体中倾斜入射到工件时，由于入射角的不同，在工件中可产生横波、表面波或兰姆波，根据需要而定。超声聚焦有二种方法：一种是将压电晶片做成凹面，发射的声波直接聚焦，另一种是用声透镜的方法将声波聚焦。前者因烧结成型较困难且曲率半径不易保证，目前多用后者。
4、可变角探头：可变角探头可连续改变入射角，以产生纵波，横波，表面波和兰姆波。压电晶片固定在半圆楔块上，半圆楔快又置于大楔块的圆洞内，空隙处注有油，以作导声耦合剂。半圆楔块转动时，入射角即改变。
5、兰姆波探头：可发射和接收兰姆波，也是斜探头的一个特例。当入射角达到一定角度时，在工件中产生兰姆波，直探头在液体中倾斜入射工件时，也能产生兰姆波。
6、双探头：超声波探伤仪双探头又称组合探头，两块压电晶片装在一个探头架内，一个晶片发射，另一个接收。双探头发射及接收纵波，晶片下的延迟块使声波延迟一段时间后射入工件，这样可探测近表面的缺陷并可提高分辨力。两块晶片有一倾角（一般约3°~18°），两晶片声场重合部分（阴影部分），是探伤灵敏度较高的部位。
7、水浸探头：可在水中探伤，其结构与直探头相似，只是探头较长，以便浸在水中，保护膜也可去掉。
三、超声波探头作用：
1、将返回来的声波转换成电脉冲；
2、控制超声波的传播方向和能量集中的程度,当改变探头入射角或改变超声波的扩散角时,可使声波的主要能量按不同的角度射入介质内部或改变声波的指向性,提高分辨率：
3、实现波形转换四是控制工作频率,适用于不同的工作条件.用户应根据实际情况选用不同的超声波探伤仪探头，让超声波探伤仪探头更好的服务于超声波探伤的质量控制。
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