一種超聲平面矩形天線陣列的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲無(wú)損探傷測(cè)量領(lǐng)域，應(yīng)用于建筑、路橋施工中的混泥土構(gòu)件內(nèi)部缺陷檢測(cè)檢測(cè)、道路斷層掃描檢測(cè)、非金屬材料內(nèi)部摻雜快速檢測(cè)等方面，具體涉及一種超聲平面矩形天線陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，常用的超聲無(wú)損探傷測(cè)量主要適用于人體、動(dòng)物健康檢查，工業(yè)方面主要應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)、焊縫等金屬材料的內(nèi)部缺陷檢測(cè)，在工業(yè)領(lǐng)域，目前的超聲無(wú)損探傷測(cè)量技術(shù)除了僅局限于某些特定的金屬材料外，這是因?yàn)楣I(yè)超聲檢測(cè)采用的是0.5MHZ至10MHZ的聲波，該頻段聲波在非金屬材料中衰減大，不適用于非金屬材料，特別不能用于混泥土材料、瀝青材料、路橋斷面以及多層不同材料的復(fù)合等缺陷檢測(cè)，工業(yè)超聲探傷使用的超聲波換能器或探頭目前主要有單探頭和多探頭線陣列兩種，但其存在的問(wèn)題是掃描效率低、一致性差、信息量少、人為因素影響大、操作人員需要長(zhǎng)期的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)等，不利于高分辨率探傷測(cè)量的應(yīng)用，面陣列形式的矩陣探頭技術(shù)的技術(shù)應(yīng)用還未有先例；面陣列形式的矩陣探頭稱之為陣元，探頭使用的聲波頻率在0.02MHZ-0.30MHZ范圍內(nèi)可選擇，適用于混泥土、瀝青等材料的超聲檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種操作簡(jiǎn)單、采集規(guī)范、自動(dòng)化、效率高、精度高、分辨率高、適用于非金屬材料及復(fù)合材料的超聲平面矩形天線陣列。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種超聲平面矩形天線陣列，它包括結(jié)構(gòu)體和固定件，所述的結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部設(shè)置有控制板，結(jié)構(gòu)體的外側(cè)設(shè)置有矩形天線陣列；所述的矩形天線陣列為若干陣元呈矩形陣列分布組成，所述的陣元固定設(shè)置在結(jié)構(gòu)體，陣元的末端和結(jié)構(gòu)體的連接處設(shè)置有固定件，陣元的頭部為橢圓形，陣元的主體為圓柱形，陣元的主體由陣元保護(hù)殼、電氣適配器、彈性適配器、阻尼適配器、壓電換能器、陶瓷適配頭組成；所述的陣元保護(hù)殼內(nèi)依次設(shè)置有電氣適配器、彈性適配器、阻尼適配器、壓電換能器、陶瓷適配頭，所述的陶瓷適配頭設(shè)置在陣元的頭部。
[0005]所述的陣元至少為20個(gè)。
[0006]所述的矩形天線陣列為50個(gè)陣元組成的10X5矩形平面陣列。
[0007]所述的控制板的主體由相控陣掃描電路、驅(qū)動(dòng)電路、聲波收發(fā)前置電路組成。
[0008]所述的固定件為螺釘。
[0009]所述的結(jié)構(gòu)體為鋁合金矩形框。
[0010]所述的彈性適配器內(nèi)設(shè)置有彈簧懸掛結(jié)構(gòu)。
[0011]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明以結(jié)構(gòu)體、陣元、固定件、控制板組成的一種超聲平面矩形天線陣列，具有操作簡(jiǎn)單、采集規(guī)范、自動(dòng)化、效率高、精度高、分辨率高、適合于非金屬材料及復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的陣元結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，陣元的主體采用陣元保護(hù)殼、電氣適配器、彈性適配器、阻尼適配器、壓電換能器、陶瓷適配頭組成，通過(guò)干耦合直接接觸、反射測(cè)量法，提高和優(yōu)化了聲波的收、發(fā)效率；本發(fā)明的每個(gè)陣元的頭部設(shè)置有陶瓷適配頭，陶瓷適配頭耐磨性能好，通過(guò)陶瓷適配頭的觸點(diǎn)和被測(cè)體接觸，而每個(gè)陣元的后端都有一個(gè)獨(dú)立的彈性適配器，彈性適配器內(nèi)設(shè)置有彈簧懸掛結(jié)構(gòu)，使得整個(gè)陣列平面的所有陣元能夠與粗糙不平的被測(cè)體表面充分的緊密接觸，免去了使用液體耦合劑的弊端，矩陣中的每個(gè)陣元作為一個(gè)低頻寬帶橫波傳感器，具有耐磨、測(cè)量精度高、結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)；總的，本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單、采集規(guī)范、自動(dòng)化、效率高、精度高、分辨率高、適合于非金屬材料及復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明一種超聲平面矩形天線陣列的正視圖。
[0013]圖2是本發(fā)明一種超聲平面矩形天線陣列的俯視圖。
[0014]圖3是本發(fā)明一種超聲平面矩形天線陣列的陣元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明一種超聲平面矩形天線陣列的應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。
[0016]圖中:1、結(jié)構(gòu)體2、陣元3、固定件4、控制板5、陣元保護(hù)殼6、電氣適配器
7、彈性適配器8、阻尼適配器9、壓電換能器10、陶瓷適配頭。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1
如圖1、圖2和圖3所示，一種超聲平面矩形天線陣列，它包括結(jié)構(gòu)體I和固定件3，所述的結(jié)構(gòu)體I的內(nèi)部設(shè)置有控制板4，結(jié)構(gòu)體I的外側(cè)設(shè)置有矩形天線陣列；所述的矩形天線陣列為若干陣元2呈矩形陣列分布組成，所述的陣元2固定設(shè)置在結(jié)構(gòu)體1，陣元2的末端和結(jié)構(gòu)體I的連接處設(shè)置有固定件3，陣元2的頭部為橢圓形，陣元2的主體為圓柱形，陣元2的主體由陣元保護(hù)殼、電氣適配器6、彈性適配器7、阻尼適配器8、壓電換能器9、陶瓷適配頭10組成；所述的陣元保護(hù)殼內(nèi)依次設(shè)置有電氣適配器6、彈性適配器7、阻尼適配器
8、壓電換能器9、陶瓷適配頭10，所述的陶瓷適配頭10設(shè)置在陣元2的頭部。
[0019]所述的控制板4的主體由相控陣掃描電路、驅(qū)動(dòng)電路、聲波收發(fā)前置電路組成。
[0020]本發(fā)明以結(jié)構(gòu)體、陣元、固定件、控制板組成的一種超聲平面矩形天線陣列，具有操作簡(jiǎn)單、采集規(guī)范、自動(dòng)化、效率高、精度高、分辨率高、適合于非金屬材料及復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)。
[0021]本發(fā)明實(shí)施時(shí)，首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)體制作，結(jié)構(gòu)體制作完畢后，在結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部安裝控制板，在結(jié)構(gòu)體的側(cè)面安裝矩形天線陣列，矩形天線陣列為若干陣元2呈矩形陣列分布組成，控制板采用相控陣掃描電路、驅(qū)動(dòng)電路、聲波收發(fā)前置電路組成，完成上述安裝后，即可投入使用；本發(fā)明的陣元結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，陣元的主體采用陣元保護(hù)殼、電氣適配器、彈性適配器、阻尼適配器、壓電換能器、陶瓷適配頭組成，通過(guò)干耦合直接接觸、反射測(cè)量法，提高和優(yōu)化了聲波的收、發(fā)效率；本發(fā)明的每個(gè)陣元的頭部設(shè)置有陶瓷適配頭，陶瓷適配頭耐磨性能好，通過(guò)陶瓷適配頭的觸點(diǎn)和被測(cè)體接觸，而每個(gè)陣元的后端都有一個(gè)獨(dú)立的彈性適配器，彈性適配器內(nèi)設(shè)置有彈簧懸掛結(jié)構(gòu)，使得整個(gè)陣列平面的所有陣元能夠與粗糙不平的被測(cè)體表面充分的緊密接觸