專利名稱：測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超聲波探頭聲透鏡及檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超聲波探頭聲透鏡，以及測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超 聲波檢測裝置。
背景技術(shù)：
目前，很多汽車變速箱總成中采用多聯(lián)齒輪方式進行動力傳動，多聯(lián)齒輪
之間多采用電子束焊接或者激光焊接(如圖4所示)。因此，如何檢測電子束或 者激光焊縫熔深成為控制產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的檢測方法是金相法，即從每 一批產(chǎn)品中任意抽取幾件產(chǎn)品解剖，然后進行金相檢測，此方法盡管檢測有效， 但費時費力且浪費嚴(yán)重。
隨著技術(shù)的發(fā)展，采用超聲波對多聯(lián)齒輪電子束或激光焊縫熔深進行檢測， 檢測效率大大提高，檢測成本明顯下降。
而傳統(tǒng)的超聲波探頭的聲透鏡忽視了超聲波入射界面的特殊形狀，而是按 照平面入射界面采用球面聚焦超聲波探頭聲透鏡。如圖6所示的多聯(lián)齒輪徑截 面分析可見，超聲波自內(nèi)凹球面超聲波探頭聲透鏡傳播至水鋼結(jié)合面，縱波入 射聲束A、 B、 C均會在界面發(fā)生縱波全反射，形成縱波反射聲束A'、 B'、 C'， 進入到多聯(lián)齒輪內(nèi)部并傳播至熔合點0的超聲波縱波僅為入射聲束I。換句話 說，能夠起到檢測作用的僅僅是靠近入射聲束I極小范圍內(nèi)的部分入射聲束。 因此，此時有效檢測超聲波的能量極低，檢測裝置信噪比較低，容易受檢測環(huán) 境干擾，導(dǎo)致檢測精度極大下降，失去超聲波檢測的意義。
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種依據(jù)入射面的具體形狀設(shè)計專 門聚焦超聲波探頭聲透鏡，使得絕大部分超聲波縱波能夠折射進入多聯(lián)齒輪內(nèi)， 并順利聚焦于熔合點的測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超聲波探頭聲透鏡。
本實用新型所要解決的另一技術(shù)問題是提供一種使用上述探頭的測量多聯(lián)
3齒輪焊縫熔深的超聲波檢測裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深 的超聲波探頭聲透鏡，所述超聲波探頭聲透鏡沿多聯(lián)齒輪軸向的剖面形狀為內(nèi) 凹的球面弧形，所述球面弧形的聚焦點經(jīng)過作為耦合劑的水和齒輪體位于所述 多聯(lián)齒輪的焊縫處；所述超聲波探頭聲透鏡沿所述多聯(lián)齒輪徑向的剖面形狀為 外凸的近弧形結(jié)構(gòu)，所述近弧形結(jié)構(gòu)的聚焦點經(jīng)過作為耦合劑的水和齒輪體也 位于所述多聯(lián)齒輪的相同焊縫處。
測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超聲波檢測裝置,包括垂直固定的游標(biāo)卡尺，所述 游標(biāo)卡尺的游標(biāo)上固定安裝有超聲波探頭安裝架，所述超聲波探頭安裝架上垂 直固定安裝有依據(jù)測量多聯(lián)齒輪設(shè)計的安裝有超聲波探頭聲透鏡的超聲波探 頭，內(nèi)部盛裝有水且水內(nèi)水平放置有齒輪的水槽，所述超聲波探頭的探頭支架 與所述齒輪的軸線重合，所述超聲波探頭的信號線電連接有探傷儀；所述超聲 波探頭包括探頭支架，所述探頭支架上設(shè)有開口朝向多聯(lián)齒輪中心孔內(nèi)壁的安 裝孔，所述安裝孔內(nèi)安裝有超聲波元件，所述超聲波元件包括靠近中心孔內(nèi)壁 的超聲波探頭聲透鏡,位于所述超聲波探頭聲透鏡底面的壓電晶片，位于所述壓 電晶片底面的阻尼塊，以及固定所述超聲波探頭聲透鏡、壓電晶片和阻尼塊的元 件外殼；所述探頭支架內(nèi)設(shè)有信號線孔，所述信號線孔安裝有用于連通所述壓 電晶片和超聲波探傷儀信號線。
由于采用了上述技術(shù)方案，測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超聲波探頭聲透鏡， 所述超聲波探頭聲透鏡沿多聯(lián)齒輪軸向的剖面形狀為內(nèi)凹的球面弧形，所述球 面弧形的聚焦點經(jīng)過作為耦合劑的水和齒輪體位于所述多聯(lián)齒輪的焊縫處；所 述超聲波探頭聲透鏡沿所述多聯(lián)齒輪徑向的剖面形狀為外凸的近弧形結(jié)構(gòu)，所 述近弧形結(jié)構(gòu)的聚焦點經(jīng)過作為耦合劑的水和齒輪體也位于所述多聯(lián)齒輪的相 同焊縫處；因此有效檢測超聲波的能量將較高，檢測裝置信噪比得到較大提高， 有效降低檢測結(jié)果誤差，提高檢測精度。
由于采用了上述技術(shù)方案，測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超聲波檢測裝置,包括 垂直固定的游標(biāo)卡尺，所述游標(biāo)卡尺的游標(biāo)上固定安裝有超聲波探頭安裝架，所述超聲波探頭安裝架上垂直固定安裝有依據(jù)測量多聯(lián)齒輪設(shè)計的安裝有超聲' 波探頭聲透鏡的超聲波探頭，內(nèi)部盛裝有水且水內(nèi)水平放置有齒輪的水槽，所 述超聲波探頭的探頭支架與所述齒輪的軸線重合，所述超聲波探頭的信號線電
連接有探傷儀;所述超聲波探頭包括探頭支架，所述探頭支架上設(shè)有開口朝向多 聯(lián)齒輪中心孔內(nèi)壁的安裝孔，所述安裝孔內(nèi)安裝有超聲波元件，所述超聲波元 件包括靠近中心孔內(nèi)壁的超聲波探頭聲透鏡，位于所述超聲波探頭聲透鏡底面 的壓電晶片,位于所述壓電晶片底面的阻尼塊，以及固定所述超聲波探頭聲透 鏡、壓電晶片和阻尼塊的元件外殼；所述探頭支架內(nèi)設(shè)有信號線孔，所述信號 線孔安裝有用于連通所述壓電晶片和超聲波探傷儀信號線；本裝置結(jié)構(gòu)簡單、 通用性強、操作方便，由于超聲波探頭可在多聯(lián)齒輪內(nèi)孔中沿齒輪軸線運動， 因此可以對不同焊縫深度的多聯(lián)齒輪進行檢測。

圖l是本實用新型實施例超聲波探頭聲透鏡的立體圖，呈馬鞍狀。 圖2是本實用新型實施例多聯(lián)齒輪徑截面超聲波傳播路線解析圖；圖中- 、熔合點；e、 e '、熔合點至齒輪內(nèi)壁圓切線；4m、超聲波在超聲波探頭 聲透鏡(環(huán)氧樹脂)與水界面超聲波探頭聲透鏡內(nèi)的入射角；"t、超聲波在超 聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)內(nèi)傳播線；h、超聲波在水鋼界面水中入射聲束； 入h超聲波探頭聲透鏡在Ai點的徑線；Y2、超聲波在水鋼界面水中入射聲束； V、齒輪內(nèi)壁；5i、輔助線(超聲波在超聲波探頭聲透鏡內(nèi)傳播線)與n之 間的夾角；a"超聲波水鋼界面水中入射角；3"超聲波水鋼界面鋼中折射角； L、超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)與水界面超聲波在水中折射角。
圖3是本實用新型實施例多聯(lián)齒輪軸截面超聲波傳播路線示意圖;圖中 10、待檢測焊縫；11、超聲波探頭；12、多聯(lián)齒輪之1#齒輪；13、多聯(lián)齒輪 之2#齒輪；14、超聲波波線。
圖4是本實用新型實施例測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超聲波探頭的結(jié)構(gòu)原理 圖；圖中1、信號線保護管；2、探頭支架；3、超聲波探頭聲透鏡；4、壓 電晶片；5、外殼；6、阻尼塊；7、走線用沉頭孔；8、外螺紋；9、信號線。
5圖5是本實用新型實施例超聲波檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中15、探傷' 儀 16、垂直固定式游標(biāo)卡尺；17、超聲波探頭安裝架；18、待測多聯(lián)齒輪19、 水槽；11、超聲波探頭。
圖6是背景技術(shù)多聯(lián)齒輪徑截面超聲波傳播路線示意圖。
具體實施方式
如圖l所示，測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超聲波探頭聲透鏡，所述超聲波探 頭聲透鏡沿多聯(lián)齒輪軸向的剖面形狀為內(nèi)凹的球面弧形，所述球面弧形的聚焦
點經(jīng)過作為耦合劑的水和齒輪體位于所述多聯(lián)齒輪的焊縫處；所述超聲波探頭 聲透鏡沿所述多聯(lián)齒輪徑向的剖面形狀為外凸的近弧形結(jié)構(gòu)，所述近弧形結(jié)構(gòu) 的聚焦點經(jīng)過作為耦合劑的水和齒輪體也位于所述多聯(lián)齒輪的相同焊縫處。
本實用新型中超聲波探頭聲透鏡采用環(huán)氧樹脂加工，環(huán)氧樹脂中的聲速可 通過有關(guān)資料查得。當(dāng)超聲波傳播至水鋼結(jié)合面時，容易發(fā)生波形轉(zhuǎn)換，即當(dāng) 縱波入射角大于第一臨界角時(約為14°)，發(fā)生縱波全反射，只有橫波折射進 入多聯(lián)齒輪內(nèi)部，當(dāng)縱波入射角大于第二臨界角時(約為26°)將出現(xiàn)橫波全反 射，此時根本沒有超聲波進入到齒輪內(nèi)部。為減少波形轉(zhuǎn)換給檢測帶來的不必 要干擾，采用超聲波縱波對焊縫熔深檢測。
當(dāng)超聲波的入射面為特殊形狀曲面時，需要依據(jù)入射面的具體形狀設(shè)計專 門聚焦超聲波探頭聲透鏡,使得絕大部分超聲波縱波能夠折射進入多聯(lián)齒輪內(nèi)， 并順利聚焦于熔合點，因此有效檢測超聲波的能量將較高，檢測裝置信噪比得 到較大提高，有效降低檢測結(jié)果誤差，提高檢測精度，這也是本實用新型的最 終目的所在。
本實用新型嚴(yán)格按照超聲波的傳播規(guī)律，模擬出超聲波的傳播途徑，采用作 圖解析法將超聲波探頭聲透鏡在多聯(lián)齒輪徑截面的若干特征點找出，采用插值方 式將超聲波探頭聲透鏡在徑截面的曲線方程擬和出。由于在軸截面上，超聲波入 射符合平面入射，因此可按照球聚焦方式處理。以下為超聲波探頭聲透鏡在徑截 面的曲線方程推導(dǎo)。
具體過程
6以被檢齒輪的中心為原點，建立如圖2所示坐標(biāo)系。
從熔合點引齒輪內(nèi)壁圓W的切線，這樣就得到兩條線段e和e '。兩條線段之間所夾的齒輪內(nèi)壁部分就表示有縱波折射的所有入射縱波所能透過的全部區(qū)域。將這兩條線段之間所夾的齒輪內(nèi)壁圓弧等分成10份，將各點分別與熔合點0連接，得到5對兩兩對稱的線段和中間一條與坐標(biāo)系縱軸Z重合的線段，代表超聲波折射后的縱波入射聲束。通過解析圖分別測量出超聲波水鋼界面鋼中5個折射角A(z-l，2...5)，鋼中以及水(耦合劑)中超聲波縱波聲速已知，根據(jù)下式
sin sin
式中
Czl:水鋼界面鋼中折射聲束聲速；Crt:水鋼界面水中入射聲束聲速；
水鋼界面鋼中聲束折射角； 1:水鋼界面聲束在水中入射角。
分別求出超聲波水鋼界面水中入射角"々=1,2...5)，分別將水鋼界面水中入射聲束^ (a=l,2'"5) —一畫出，另外5束入射聲束r/(y9二1,2…5)分別與^ ("二1，2…5)沿坐標(biāo)系縱軸(Z)對稱。依據(jù)超聲波探頭支架的具體尺寸，選取聲透鏡距離齒輪內(nèi)壁的距離L，并在此距離處作水平輔助線，與水鋼界面水中入射聲束n相交，交點&作為最中間一對水鋼界面水中聲束入射線(即與其沿坐標(biāo)系縱軸Z對稱的入射聲束)所對應(yīng)的聲透鏡上的一點。因為壓電換能器發(fā)射出的超聲波可認(rèn)為垂直入射入超聲波探頭聲透鏡內(nèi)部，且由于超聲波探頭聲透鏡厚度較薄，因此超聲波在超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)內(nèi)傳播途徑與坐標(biāo)系縱軸Z平行。過A:作與坐標(biāo)系縱軸Z平行的輔助線K，表示聲束在超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)內(nèi)的傳播途徑。輔助線K與r,之間的夾角為Sn聲波在超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)與水界面從超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)內(nèi)折射入水中，折射角為L，聲波在超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)與水界面超聲波探頭聲透鏡內(nèi)的入射角4>"此三者之間的關(guān)系由圖2:
<formula>formula see original document page 8</formula>
根據(jù)式(1)可得
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式中
C,2:超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)與水界面超聲波探頭聲透鏡內(nèi)入射聲束聲速
Cz2:超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)與水界面水中折射射聲束聲速；
超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)與水界面超聲波探頭聲透鏡內(nèi)聲束入
射角；
《超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)與水界面聲束在水中折射角。
水中及超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)中聲速已知，根據(jù)式(3)得出超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)與水界面超聲波在水中折射角《后，即可作超聲波探頭聲透鏡與水界面過Ai點的法線^， 4為與y,之間成《夾角的直線，亦即超聲波探頭聲透鏡在Ai點的半徑方向，因為超聲波探頭聲透鏡徑截面曲線是按坐標(biāo)系縱軸Z對稱的，所以作v沿坐標(biāo)系縱軸z對稱線，此對稱線與4的交點即為過夂點的圓弧圓心(X，以(K為圓心，以O(shè)A為半徑作圓弧，與&交于A2，在點A2重復(fù)以上步驟。最終可以釆用曲線擬合的方法近似求出超聲波探頭聲透鏡在徑截面的曲線方程，該曲線沿坐標(biāo)系縱軸Z對稱分布。
分析多聯(lián)齒輪軸截面超聲波入射情況，因為在此截面內(nèi)，水鋼結(jié)合界面為平面，所以符合超聲波平面入射條件(見圖3)，超聲波探頭聲透鏡在多聯(lián)齒輪軸截面的曲線方程按照球面聚焦方式處理為最佳，以下為超聲波探頭聲透鏡在多聯(lián)齒輪軸截面內(nèi)曲線方程推導(dǎo)。
齒輪內(nèi)壁至熔合點的等效水距離* 廣 ，4
式中
"超聲波在鋼中的傳播距離(齒輪內(nèi)壁至熔合點的距離)；C『水中縱波聲速；鋼中縱波聲速。則聚焦探頭水中聲學(xué)焦距為
式中 超聲波在水中的傳播距離。根據(jù)幾何焦距與聲學(xué)焦距之間的關(guān)系
厶,7 (3 一7)
1 一 乂ac
L 一FJ
式中/。p:幾何焦距。確定超聲波探頭聲透鏡的幾何半徑
式中-
n超聲波探頭聲透鏡幾何半徑；
":超聲波在超聲波探頭聲透鏡(環(huán)氧樹脂)與水界面超聲波探頭聲透鏡內(nèi)的折射率。
因此，超聲波探頭聲透鏡在多聯(lián)齒輪軸截面上得曲線為以r為半徑的圓弧。分別確定下超聲波探頭聲透鏡在多聯(lián)齒輪徑截面和軸截面的曲線方程后，
可以得到整個超聲波探頭聲透鏡與水結(jié)合面的曲面方程，通過數(shù)控加工中心可
以將所需要的特殊曲面加工出。
如圖4所示，測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超聲波探頭，包括探頭支架2,所述
探頭支架上設(shè)有開口朝向多聯(lián)齒輪中心孔內(nèi)壁的安裝孔，所述安裝孔內(nèi)安裝有
超聲波元件，所述超聲波元件包括靠近中心孔內(nèi)壁的超聲波探頭聲透鏡,位于所述超聲波探頭聲透鏡底面的壓電晶片，位于所述壓電晶片底面的阻尼塊,以及固
定所述超聲波探頭聲透鏡、壓電晶片和阻尼塊的元件外殼；所述探頭支架內(nèi)設(shè)有信號線孔，所述信號線孔安裝有用于連通所述壓電晶片和探傷儀信號線，所述超聲波探頭聲透鏡沿所述多聯(lián)齒輪軸向的剖面形狀為內(nèi)凹的球面弧形，所述球面弧形的聚焦點經(jīng)過耦合劑和齒輪體位于所述多聯(lián)齒輪的焊縫處；所述超聲波探頭聲透鏡沿所述多聯(lián)齒輪徑向的剖面形狀為外凸的近弧形結(jié)構(gòu)，所述近弧形結(jié)構(gòu)的聚焦點經(jīng)過耦合劑和齒輪體也位于所述多聯(lián)齒輪的相同焊縫處。
探頭支架采用不銹鋼材料制成。信號線保護管1與探頭支架2緊密配合，信號線保護管1可直接插入到探頭支架2左端中心部位加工好的沉頭孔沉頭中(注該沉頭孔深度以打通至探頭右端部分安放超聲波發(fā)生與接收部分的沉頭孔為準(zhǔn)，以方便信號線的布置)同時以環(huán)氧樹脂膠水粘接牢固，信號線保護管1另一端可接不同接插件以便同外部探傷儀連接；
為實現(xiàn)自動化檢測，探頭支架2左端外部為螺紋結(jié)構(gòu)，方便與外部機械裝置連接，以固定整個超聲波探頭。
采用超聲波檢測多聯(lián)齒輪焊縫，多聯(lián)齒輪檢測部分與超聲波探頭內(nèi)的超聲波發(fā)射接收窗口均需浸沒在耦合劑中，所以本超聲波探頭在外支架中部外螺紋下側(cè)設(shè)計一外徑較大軸肩。安裝探頭時，可以在其上端面安裝"0"型墊圈或其他密封部件以起到防漏作用，防止耦合劑泄露。
靠近探頭支架2下端部分側(cè)面居中加工一與探頭支架軸線垂直的沉頭孔，用以放置超聲波元件(超聲波發(fā)射和接收部分由超聲波探頭聲透鏡3、壓電晶片4、外殼5、阻尼塊6組成)，然后用環(huán)氧樹脂膠將其與探頭支架粘接牢固且不可有泄露，以防止耦合劑由此進入到支架內(nèi)部，超聲探頭信號線可通過外支架內(nèi)已加工好的沉頭孔和保護管孔實現(xiàn)與外部信號源連接。
超聲波發(fā)射與接收部分，壓電晶片4上表面與外殼5上表面齊平并置于外殼5內(nèi)孔中，壓電晶片下表面以下部分為阻尼塊6，壓電晶片信號線穿過阻尼塊，壓電晶片4、外殼5、阻尼塊6三者通過環(huán)氧樹脂膠水固成為一體，在壓電晶片上表面放置超聲波探頭聲透鏡，并用環(huán)氧樹脂膠水將其與壓電晶片上表面粘接在一起，實現(xiàn)超聲波聚焦，不同孔徑與環(huán)焊縫直徑的多聯(lián)齒輪需要設(shè)計不
同的聚焦超聲波探頭聲透鏡，使得超聲波聚焦點恰好位于焊縫處(如圖3、圖4所示)。當(dāng)外接探傷儀電脈沖信號通過信號線傳遞至壓電晶片，壓電晶片由于壓電效應(yīng)，通過電聲轉(zhuǎn)換，就會產(chǎn)生一定頻率的超聲波，當(dāng)檢測所需的反射超聲波信號傳遞至壓電晶片后，通過聲電轉(zhuǎn)換，就將一定的電信號通過信號線傳遞至外接探傷儀，波形便可在顯示屏上顯示出來。
如圖3所示，該多聯(lián)齒輪焊縫深度超聲波專用檢測探頭由于可直接在多聯(lián)齒輪內(nèi)孔中沿齒輪軸線自由移動，因此無論焊縫深度為多少，都可以較為準(zhǔn)確地確定齒輪焊縫的深度。又因為該超聲波探頭的聚焦方式為嚴(yán)格依照超聲波在具體產(chǎn)品中的傳播方式倒推而得到，因此可以在極大程度上利用盡可能多的超聲波進行檢測，檢測靈敏度提高幅度非常大。通過針對某一具體對象的實際設(shè)計，該探頭所需超聲波探頭聲透鏡為類似馬鞍型聲透鏡。
如圖5所示，使用上述探頭的超聲波檢測裝置，包括垂直且固定的游標(biāo)卡16尺，所述游標(biāo)卡尺16的游標(biāo)上固定安裝有超聲波探頭安裝架17，所述超聲波探頭安裝架上垂直固定安裝有超聲波探頭11，內(nèi)部盛裝有水且水內(nèi)水平放置有齒輪的水槽19，所述超聲波探頭的探頭支架與所述齒輪18的軸線重合，所述超聲波探頭的信號線電連接有探傷儀15。
將待檢多聯(lián)齒輪18置于一水平放置的平底水槽19中，然后將依據(jù)不同多聯(lián)齒輪設(shè)計的超聲波探頭11安裝于水平放置的垂直固定式游標(biāo)卡尺游標(biāo)之上，并將超聲波探頭11置于待檢測多聯(lián)齒輪18內(nèi)孔中，通過調(diào)節(jié)游標(biāo)實現(xiàn)超聲波探頭的上下移動(如圖5所示)，超聲波探傷儀與超聲波探頭連接。
本實用新型的檢測方法如下
調(diào)節(jié)超聲波探頭起始位置于焊縫熔深以下，由于存在內(nèi)外齒結(jié)合面界，因此會產(chǎn)生超聲波反射，此時可以在超聲波探傷儀顯示屏上讀出該界面的超聲反射波。調(diào)節(jié)游標(biāo)，使得超聲波探頭上升，注意觀察超聲波探傷儀顯示屏，當(dāng)焊縫界面超聲波反射波消失時，記錄此時游標(biāo)卡尺的具體讀數(shù)L，繼續(xù)調(diào)節(jié)游標(biāo)，超聲波探頭上升，觀察超聲波探傷儀顯示屏，當(dāng)超聲波聚焦點越出焊接區(qū)域，由于存在其他超聲波反射界面，所以會在超聲波探傷儀顯示屏上顯示出超聲波
反射回波，記錄此時游標(biāo)卡尺的具體讀數(shù)Y2，所以焊縫熔深H-Y2- Y"另外，可以通過金相檢驗對該檢測值進行校驗，如果兩者差別較大，可適當(dāng)對超聲波探傷儀進行調(diào)節(jié)后，重復(fù)利用超聲波對焊縫熔深進行檢測，直至金相檢驗值與超聲波檢測值差別在允許誤差范圍內(nèi)，即可在該環(huán)境下對不同多聯(lián)齒輪焊縫熔深檢測。作過金相檢測的多聯(lián)齒輪可以作為檢測校準(zhǔn)件，
該方法如應(yīng)用于自動檢測，多聯(lián)齒輪旋轉(zhuǎn)同時超聲波探頭上升，且二者之間的運動速度可根據(jù)超聲波聚焦點的大小設(shè)定某種的比例關(guān)系，例如多聯(lián)齒輪每旋轉(zhuǎn)一圈，超聲波探頭上升0. 2mm，則可將整個環(huán)焊縫的熔深檢測出。
1權(quán)利要求1. 測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超聲波探頭聲透鏡，其特征在于所述超聲波探頭聲透鏡沿多聯(lián)齒輪軸向的剖面形狀為內(nèi)凹的球面弧形，所述球面弧形的聚焦點經(jīng)過作為耦合劑的水和齒輪體位于所述多聯(lián)齒輪的焊縫處；所述超聲波探頭聲透鏡沿所述多聯(lián)齒輪徑向的剖面形狀為外凸的近弧形結(jié)構(gòu)，所述近弧形結(jié)構(gòu)的聚焦點經(jīng)過作為耦合劑的水和齒輪體也位于所述多聯(lián)齒輪的相同焊縫處。
2. 測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超聲波檢測裝置，其特征在于包括垂直固定 的游標(biāo)卡尺，所述游標(biāo)卡尺的游標(biāo)上固定安裝有超聲波探頭安裝架，所述超聲 波探頭安裝架上垂直固定安裝有依據(jù)測量多聯(lián)齒輪設(shè)計的安裝有超聲波探頭聲 透鏡的超聲波探頭，內(nèi)部盛裝有水且水內(nèi)水平放置有齒輪的水槽，所述超聲波 探頭的探頭支架與所述齒輪的軸線重合，所述超聲波探頭的信號線電連接有探 傷儀;所述超聲波探頭包括探頭支架，所述探頭支架上設(shè)有開口朝向多聯(lián)齒輪中 心孔內(nèi)壁的安裝孔，所述安裝孔內(nèi)安裝有超聲波元件，所述超聲波元件包括靠 近中心孔內(nèi)壁的超聲波探頭聲透鏡，位于所述超聲波探頭聲透鏡底面的壓電晶 片，位于所述壓電晶片底面的阻尼塊，以及固定所述超聲波探頭聲透鏡、壓電晶 片和阻尼塊的元件外殼；所述探頭支架內(nèi)設(shè)有信號線孔，所述信號線孔安裝有 用于連通所述壓電晶片和超聲波探傷儀信號線。
專利摘要本實用新型公開了一種測量多聯(lián)齒輪焊縫熔深的超聲波探頭聲透鏡及使用該探頭的超聲波檢測裝置，其中所述超聲波探頭聲透鏡沿所述多聯(lián)齒輪軸向的剖面形狀為內(nèi)凹的球面弧形，所述球面弧形的聚焦點經(jīng)過耦合劑和齒輪體位于所述多聯(lián)齒輪的焊縫處；所述超聲波探頭聲透鏡沿所述多聯(lián)齒輪徑向的剖面形狀為外凸的近弧形結(jié)構(gòu)，所述近弧形結(jié)構(gòu)的聚焦點經(jīng)過耦合劑和齒輪體也位于所述多聯(lián)齒輪的相同焊縫處；通過探頭移動，通過接收到回波與否判斷焊縫熔深起止位置從而斷定熔深，采用該實用新型所涉及到的超聲波探頭聲透鏡有效檢測超聲波的能量將較高，檢測裝置信噪比得到較大提高，有效降低檢測結(jié)果誤差，提高檢測精度。
文檔編號G01N29/07GK201285283SQ20082001889
公開日2009年8月5日 申請日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)明者侯懷書, 范應(yīng)元, 馬中華 申請人:侯懷書