一种应用于风电混塔的超声探头的制作方法

本技术涉及超声探头领域，特别涉及一种应用于风电混塔的超声探头。

背景技术：

1、风电混塔由混凝土塔筒管片与钢塔段组合构成，混凝土塔筒管片的内部缺陷直接关系风电混塔整体运行安全，因此通常需要依靠超声检测手段对管片内部裂纹、孔隙等缺陷开展检测。

2、目前行业内对风电混塔混凝土塔筒管片检测多直接采用传统非金属超声探头完成检测作业。由于风电混塔混凝土塔筒管片表面粗糙、现场作业环境复杂，使用这类传统非金属超声探头进行检测无法使用耦合剂进行声能传递，直接将检测端与混凝土表面摩擦容易磨损；其次对于混凝土等高衰减材料也难以高效激发出超声纵横波，容易出现检测盲区，缺陷识别精度不足；再者，这类探头多采用液态背衬结构，对压电晶片低频震荡拖尾余震的抑制效果有限，脉冲宽度大，针对不同厚度混凝土检测时缺陷分辨能力不足，无法满足当前风电混塔混凝土塔筒管片缺陷快速准确识别的需求。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种应用于风电混塔的超声探头，这种超声探头可以高效激发出超声纵横波，并有效抑制余震、缩短脉冲宽度，并且检测时无需耦合剂，适配风电混塔混凝土塔筒管片的检测。

2、为了解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

3、一种应用于风电混塔的超声探头，包括安装座、套筒和至少一个压电晶片，安装座安装在套筒下端，压电晶片安装在安装座上并处于套筒的内腔中；其特征在于：所述压电晶片的数量为两个，两个压电晶片纵向并排设置；所述超声探头还包括陶瓷耐磨头和固态背衬，陶瓷耐磨头安装在所述安装座的前端并外露设置；固态背衬填充在所述套筒、安装座和压电晶片三者之间形成的间隙中，并且固态背衬将压电晶片完全包覆。

4、上述超声探头在使用时可以安装在扫查装置上对风电混塔的壁面进行扫查。采用两片压电晶片纵向并排设置的方式，可以在混凝土等高衰减材料中更高效激发出超声横波、纵波；将探头检测端采用点接触的陶瓷耐磨头，适用于风电混塔混凝土塔筒管片检测这类无法使用耦合剂的场景，并且陶瓷耐磨头也可以承受风电混塔混凝土塔筒管片粗糙表面的摩擦磨损；固态背衬能将套筒、安装座和压电晶片三者之间形成的间隙填充，有效抑制压电晶片低频震荡的拖尾余震，缩短脉冲宽度，相较于常用液态背衬，更能满足不同厚度混凝土对缺陷分辨率的要求。

5、上述前后方向是根据超声探头探测时的位置而定，靠近超声探头的检测端（即陶瓷耐磨头）所在位置为前，远离检测端的位置为后。

6、优选方案中，两个所述压电晶片的一侧后端设有倾斜向前的倒角，并且两个压电晶片的倒角朝向相同。压电晶片设置倒角，能与固态背衬相配合形成声陷阱，消除探头背面反射波。通常的，压电晶片的长12mm、宽为5mm。

7、优选方案中，所述固态背衬由环氧树脂与钨粉混合固化而成。固态背衬由环氧树脂与钨粉混合后，浇灌到套筒、安装座和压电晶片三者之间形成的间隙中，再经过固化后形成，从而做到将间隙完全填充，更有效起到抑制压电晶片余震的作用。

8、优选方案中，所述陶瓷耐磨头采用99%氧化铝陶瓷制成。

9、优选方案中，所述超声探头还包括隔声泡棉和印制电路板，隔声泡棉和印制电路板分别设置在所述套筒的后部，并且隔声泡棉和印制电路板自前至后依次叠置在固态背衬后方。在固态背衬的后方设置隔声泡棉，用于阻隔向后散射的声波传递到后方，避免探头用于阵列扫查时产生杂波。通常的，套筒的内腔包括前腔部和后腔部，前腔部和后腔部相连通，并且前腔部的直径小于后腔部的直径，压电晶片处于前腔部中，后腔部、隔声泡棉和印制电路板的直径相匹配；通过这种设置，前腔部与后腔部的连接部位形成台阶，固态背衬填充满整个前腔部，隔声泡棉直接架设在台阶处并与固态背衬紧密接触。

10、进一步的优选方案中，所述超声探头还包括同轴电缆线，同轴电缆线的信号连接端与印制电路板电连接。

11、更进一步的优选方案中，所述超声探头还包括后盖，后盖罩合在所述套筒的外侧壁上并将套筒的后开口覆盖，所述同轴电缆线的信号连接端穿过后盖并伸入到套筒中与所述印制电路板电连接。

12、再进一步的优选方案中，所述后盖的后端设有向后延伸的安装部，安装部上开有自后向中前部延伸的缺口，安装部中处于缺口两侧的部位形成弹性卡块，两个弹性卡块的后端分别设有向外侧延伸的卡合部；安装部上设有供所述同轴电缆线穿过的通孔。这种设计在对超声探头安装到扫查装置内时，只需稍微用力，就能使两个弹性卡块先向缺口相互靠近，并在通过扫查装置对于孔位后重新展开，卡合在扫查装置中。通常的，后盖采用高韧性聚合物材料制成，例如pei（聚醚酰亚胺）、peek（聚醚醚酮）或尼龙等。

13、本实用新型的有益效果在于：这种超声探头可以高效激发出超声纵横波，并有效抑制余震、缩短脉冲宽度，并且检测时无需耦合剂，适配风电混塔混凝土塔筒管片的检测。

1.一种应用于风电混塔的超声探头，包括安装座、套筒和至少一个压电晶片，安装座安装在套筒下端，压电晶片安装在安装座上并处于套筒的内腔中；其特征在于：所述压电晶片的数量为两个，两个压电晶片纵向并排设置；所述超声探头还包括陶瓷耐磨头和固态背衬，陶瓷耐磨头安装在所述安装座的前端并外露设置；固态背衬填充在所述套筒、安装座和压电晶片三者之间形成的间隙中，并且固态背衬将压电晶片完全包覆。

2.如权利要求1所述的一种应用于风电混塔的超声探头，其特征在于：两个所述压电晶片的一侧后端设有倾斜向前的倒角，并且两个压电晶片的倒角朝向相同。

3.如权利要求1所述的一种应用于风电混塔的超声探头，其特征在于：所述固态背衬由环氧树脂与钨粉混合固化而成。

4.如权利要求1所述的一种应用于风电混塔的超声探头，其特征在于：所述陶瓷耐磨头采用99%氧化铝陶瓷制成。

5.如权利要求1所述的一种应用于风电混塔的超声探头，其特征在于：所述超声探头还包括隔声泡棉和印制电路板，隔声泡棉和印制电路板分别设置在所述套筒的后部，并且隔声泡棉和印制电路板自前至后依次叠置在固态背衬后方。

6.如权利要求5所述的一种应用于风电混塔的超声探头，其特征在于：所述超声探头还包括同轴电缆线，同轴电缆线的信号连接端与印制电路板电连接。

7.如权利要求6所述的一种应用于风电混塔的超声探头，其特征在于：所述超声探头还包括后盖，后盖罩合在所述套筒的外侧壁上并将套筒的后开口覆盖，所述同轴电缆线的信号连接端穿过后盖并伸入到套筒中与所述印制电路板电连接。

8.如权利要求7所述的一种应用于风电混塔的超声探头，其特征在于：所述后盖的后端设有向后延伸的安装部，安装部上开有自后向中前部延伸的缺口，安装部中处于缺口两侧的部位形成弹性卡块，两个弹性卡块的后端分别设有向外侧延伸的卡合部；安装部上设有供所述同轴电缆线穿过的通孔。