一套無損檢測樅樹型葉根的集成楔塊相控陣探頭組合的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及壓電超聲換能器領域，具體涉及一套無損檢測樅樹型葉根的集成楔塊相控陣探頭組合。
【背景技術】
[0002]近年來，電力工業(yè)發(fā)展迅猛，高參數、大容量、高效率的大型機組已經逐步成為發(fā)電的主力機組。在這些大型機組中，汽輪機低壓轉子末級、次末級葉片的葉根越來越多地采用樅樹形型式，在機組啟、停機的過程中葉根部位的受力情況復雜，容易在葉根部位產生危害性缺陷，最終導致葉片葉根部位發(fā)生斷裂，使機組被迫停機，造成重大經濟損失。
[0003]相控陣技術作為一種最新的超聲檢測技術，具有檢測靈活、快速、可進行復雜形狀檢測及可靠性強等優(yōu)點，現在正越來越多地被廣泛應用于航空、石化、電力等行業(yè)中。與傳統的A超探頭相比，相控陣探頭有多個性質相同的壓電晶片或者把晶片切割成多個性質相同的陣元，具有可以控制聚焦深度、偏轉角度及波束等特點。
[0004]由于汽輪機樅樹型葉根的根葉間排列緊密，中間間隙十分狹小，按照常規(guī)相控陣檢測方式，需要把葉根拆卸下來檢測再安裝回去，費時費力。想要在不拆卸葉根的情況下實現超聲檢測，需要設計出尺寸足夠小、檢測十分靈活的探頭，以滿足在形狀多變的根葉間進行檢測，適應葉根不同位置、不同深度、不同方向上的掃查。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供一套無損檢測樅樹型葉根的集成楔塊相控陣探頭組合，該套相控陣探頭總共由三款不同尺寸、形狀、參數的探頭組成，分別應用于汽輪機樅樹型葉根不同部位的超聲檢測，兼?zhèn)湫∏?、檢測方便快速、定位準確等優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明的目的采用以下技術方案來實現:
[0007]—套無損檢測樅樹型葉根的集成楔塊相控陣探頭組合，其特征是，包括用于掃查樅樹型葉根平臺的0°縱波相控陣探頭、用于掃查樅樹型葉根葉身外弧和內弧的橫波側出線相控陣探頭、用于掃查樅樹型葉根平臺和端面的橫波頂出線相控陣探頭；三種所述探頭均包括外殼和芯部，所述芯部設置在所述外殼內；所述橫波側出線相控陣探頭和所述橫波頂出線相控陣探頭的外殼內還設置有集成楔塊，且所述芯部設置在所述集成楔塊上；三個所述探頭均通過連接器端與相控陣檢測儀相連。
[0008]優(yōu)選地，所述芯部包括匹配層、壓電陶瓷晶片、背襯，所述壓電陶瓷晶片設置在所述匹配層上，所述背襯設置在所述壓電陶瓷晶片上；所述橫波側出線相控陣探頭和所述橫波頂出線相控陣探頭的匹配層設置在所述集成楔塊上。
[0009]優(yōu)選地，所述外殼的兩側設置有用于安裝工裝夾具的螺紋孔。
[0010]優(yōu)選地，所述0°縱波相控陣探頭的壓電材料為1-3型復合壓電材料，其頻率為5MHz，分切為10個獨立陣元，其陣元間距為0.5mm,其陣元長度為5mm。
[0011]優(yōu)選地，所述0°縱波相控陣探頭的外殼長度為8mm，其寬為10mm，其高為25mm。
[0012]優(yōu)選地，所述橫波側出線相控陣探頭的壓電材料為1-3型復合壓電材料，其頻率為5MHz，分切為12個獨立陣元，其陣元間距為0.5mm，其陣元長度為6mm。
[0013]優(yōu)選地，所述橫波側出線相控陣探頭的外殼長度為25mm，其寬為9mm，其高為9.7mm ;所述橫波側出線相控陣探頭的集成楔塊由聚苯乙烯組成，其入射角度為36°，其橫波聲速為2337m/s，橫波在鋼中的折射角為55°。
[0014]優(yōu)選地，所述橫波頂出線相控陣探頭的壓電材料為1-3型復合壓電材料，其頻率為5MHz，分切為12個獨立陣元，其陣元間距為0.5mm，其陣元長度為6mm。
[0015]優(yōu)選地，所述橫波頂出線相控陣探頭的外殼長度為18mm，寬為9mm，高為19.7mm;所述橫波頂出線相控陣探頭的集成楔塊由聚苯乙烯組成，其入射角度為36°，其橫波聲速為2337m/s，橫波在鋼中的折射角為55°。
[0016]優(yōu)選地，所述0°縱波相控陣探頭采用直出線方式；所述橫波側出線相控陣探頭采用側出線方式，所述橫波頂出線相控陣探頭采用直出線方式。
【附圖說明】
[0017]利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發(fā)明的任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。
[0018]圖1是0°縱波相控陣探頭的結構示意圖；
[0019]圖2是0°縱波相控陣探頭的剖面圖；
[0020]圖3是橫波側出線相控陣探頭的結構示意圖；
[0021]圖4是橫波側出線相控陣探頭的剖面圖；
[0022]圖5是橫波頂出線相控陣探頭的結構示意圖；
[0023]圖6是橫波頂出線相控陣探頭的剖面圖；
[0024]圖7是0°縱波相控陣探頭掃查葉根平臺時的示意圖；
[0025]圖8是橫波側出線相控陣探頭掃查葉根葉身外側面時的示意圖；
[0026]圖9是橫波側出線相控陣探頭掃查葉根葉身內側面時的示意圖；
[0027]圖10是橫波頂出線相控陣探頭掃查葉根平臺時的示意圖。
[0028]附圖標記:外殼-1 ;螺紋孔-2 ;連接器端-3 ;集成楔塊-4 ;芯部-5 ;匹配層_6 ;壓電陶瓷晶片-7;背襯_8。
【具體實施方式】
[0029]結合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0030]一套無損檢測樅樹型葉根的集成楔塊相控陣探頭組合，包括三款不同尺寸、外形和參數的相控陣探頭，分別為0°縱波相控陣探頭、橫波側出線相控陣探頭、橫波頂出線相控陣探頭，優(yōu)選地，在此實施例中，橫波側出線相控陣探頭采用外殼側出線方式，橫波頂出線相控陣探頭采用外殼頂部出線方式。
[0031]如圖1-2所示，所述0°縱波相控陣探頭應用于樅樹型葉根平臺的掃查。所述0°縱波相控陣探頭包括外殼1和芯部5，所述芯部5設置在所述外殼1內。所述芯部5包括匹配層6、壓電陶瓷晶片7、背襯8，所述壓電陶瓷晶片7設置在所述匹配層6上，所述背襯8設置在所述壓電陶瓷晶片7上。所述0°縱波相控陣探頭的壓電材料為1-3型復合壓電材料，其頻率為5MHz，分切為10個獨立陣元，其陣元間距為0.5mm，其陣元長度為5mm。所述0°縱波相控陣探頭的外殼長度為8mm，寬為10mm，高為25mm，所述0°縱波相控陣探頭占用空間小，有利于葉根平臺面的掃查。所述0°縱波相控陣探頭的外殼兩側設置有規(guī)格為M2*0.4的螺紋孔2，用于工裝夾具的夾持。
[0032]如圖3-4所示，所述橫波側出線相控陣探頭應用于樅樹型葉根葉身外弧和內弧的掃查。所述橫波側出線相控陣探頭包括外殼1、集成楔塊4和芯部5，所述芯部5和所述集成楔塊4設置在所述外殼1內，且所述芯部5設置在所述集成楔塊4上。所述芯部5包括匹配層6、壓電陶瓷晶片7、背襯8，所述匹配層6設置在所述集成楔塊4上，所述壓電陶瓷晶片7設置在所述匹配層6上，所述背襯8設置在所述壓電陶瓷晶片7上。所述橫波側出線相控陣探頭的壓電材料為1-3型復合壓電材料，其頻率為5MHz，分切為12個獨立陣元，其陣元間距為0.5mm,其陣元長度為6_。所述橫波側出線相控陣探頭外殼內部設計成集成楔塊4，使探頭的結構達到最小。所述橫波側出線相控陣探頭外殼本體長度為25mm，其寬為9mm，其高為9.7mm，更有利于葉根弧面的耦合。所述集成楔塊1的入射角度為36°，由聚苯乙烯組成，其橫波聲速為2337m/s，橫波在鋼中的折射角為55°。所述橫波側出線