阅读说明：本技术 可优化固有波的延时块及超声探头 (Delay block capable of optimizing natural wave and ultrasonic probe ) 是由 蔡庆生 邓宇 骆琦 刘怀远 赖品文 尹璐 吴佐端 于 2021-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可优化固有波的延时块,包括透声块,所述透声块包括顶面、底面和位于所述顶面与底面之间的侧壁,且所述透声块上位于声波扩散方向的侧壁上设有声波导流块。本发明还公开了一种超声探头。本发明可优化固有波的延时块,可利用声波导流块吸收扩散至其所在侧壁区域的超声反射信号,从而可以降低固有波对缺陷检测结果的影响,并能够提升超声成像质量。另外,由于声波导流块可吸收大部分扩散的超声反射信号,降低了固有波对检测结果的影响,从而可以将透声块及整个延时块的尺寸设置得更小,能够有效降低透声块及整个延时块的材料用量,并能够降低检测对象尺寸的要求,扩大了尺寸限制工件的可检测区域,相应地也减小了检测盲区。(The invention discloses a delay block capable of optimizing inherent waves, which comprises a sound transmission block, wherein the sound transmission block comprises a top surface, a bottom surface and a side wall positioned between the top surface and the bottom surface, and a sound wave guide block is arranged on the side wall positioned in the sound wave diffusion direction on the sound transmission block. The invention also discloses an ultrasonic probe. The invention can optimize the time delay block of the inherent wave, and can utilize the acoustic wave guide flow block to absorb the ultrasonic reflection signal diffused to the side wall area where the acoustic wave guide flow block is positioned, thereby reducing the influence of the inherent wave on the defect detection result and improving the ultrasonic imaging quality. In addition, the acoustic wave flow guide block can absorb most of diffused ultrasonic reflection signals, so that the influence of inherent waves on a detection result is reduced, the sizes of the sound transmission block and the whole delay block can be set to be smaller, the material consumption of the sound transmission block and the whole delay block can be effectively reduced, the requirement on the size of a detection object can be reduced, the detectable area of a size-limited workpiece is enlarged, and the detection blind area is correspondingly reduced.)

可优化固有波的延时块及超声探头

技术领域

本发明属于超声无损检测技术领域，具体的为一种可优化固有波的延时块及超声探头。

背景技术

现有的超声阵列线扫或0°扇扫检测过程中，在探头与工件之间通常采用一定厚度的延时块作为声传输媒介，由于延时块属于透声介质，在检测过程中超声波在延时块侧壁和端角等边界部位产生声学反射信号，最终在超声成像区干扰缺陷判断，该声学反射信号即为固有波。为了降低固有波对检测结果的影响，一般做法是将延时块的尺寸设计得较大，不仅导致延时块的原材料使用较多，而且即使增大延时块尺寸，但由于材料的透声特性，当检测信噪比较低时，仍然不可避免地会存在固有波与缺陷波信号幅度相当或位置重叠导致误判的风险。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可优化固有波的延时块及超声探头，可降低固有波对缺陷检测结果的影响。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明首先提出了一种可优化固有波的延时块，包括透声块，所述透声块包括顶面、底面和位于所述顶面与底面之间的侧壁，且所述透声块上位于声波扩散方向的侧壁上设有声波导流块。

进一步，所述顶面的几何尺寸小于等于所述底面的几何尺寸，且在垂直于所述顶面的视图方向上，所述顶面的外廓线不超出所述底面外廓线围成的密封区域范围。

进一步，所述透声块的两侧分别设有与声波扩散方向平行的平行平面侧壁，位于该平行平面侧壁之间的其他侧壁上均设有所述声波导流块。

进一步，所述透声块的所有侧壁上均设有所述声波导流块。

进一步，所述声波导流块与所述透声块之间设有相互啮合的锯齿结构。

进一步，所述声波导流块采用粘接或灌注的方式贴合在所述透声块的侧壁上。

进一步，所述声波导流块采用低密度环氧树脂与金属氧化物的混合物固化而成，所述声波导流块采用灌注的方式设置在所述透声块的侧壁上。

进一步，所述声波导流块的声阻抗与所述透声块的声阻抗之差的绝对值与所述透声块的声阻抗之间的比值小于等于10％；所述声波导流块对声波的衰减系数大于所述透声块对声波的衰减系数。

进一步，所述透声块采用聚苯乙烯、有机玻璃或聚酰亚胺制成。

本发明还提出了一种超声探头，包括超声换能器，所述超声换能器上贴有如上所述可优化固有波的延时块。

本发明的有益效果在于：

本发明可优化固有波的延时块，通过在透声块位于声波发射的扩散方向的侧壁上设置声波导流块，可利用声波导流块吸收扩散至其所在侧壁区域的超声反射信号，从而可以降低固有波对缺陷检测结果的影响，并能够提升超声成像质量。

另外，在透声块上设置声波导流块后，由于声波导流块可吸收大部分扩散的超声反射信号，降低了固有波对检测结果的影响，从而可以将透声块及整个延时块的尺寸设置得更小，能够有效降低透声块及整个延时块的材料用量，同时尺寸更小的延时块也更方便用于狭小空间的检测作业，及能够降低检测对象尺寸的要求，扩大了尺寸限制工件的可检测区域，相应地也减小了检测盲区。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明可优化固有波的延时块实施例的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为现有延时块与本发明可优化固有波的延时块的实物对比图；

图4为采用现有延时块的超声成像图；

图5为采用本方法可优化固有波的延时块的超声成像图。

附图标记说明：

1-透声块；1a-顶面；1b-底面；1c-平行平面侧壁；1d-其他侧壁；2-声波导流块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，为本发明可优化固有波的延时块实施例的结构示意图。本实施例可优化固有波的延时块，包括透声块1，透声块1包括顶面1a、底面1b和位于顶面与底面之间的侧壁，且透声块1上位于声波扩散方向的侧壁上设有声波导流块2。

进一步，顶面的几何尺寸小于等于底面的几何尺寸，且在垂直于顶面的视图方向上，顶面的外廓线不超出所述底面外廓线围成的密封区域范围。如此，经底面反射后的超声反射信号进入设有声波导流块2所在侧壁的比率更高，吸收超声反射信号的比例更大，可以进一步降低固有波对缺陷检测结果的影响，并能够提升超声成像质量。

进一步，本实施例的透声块1的两侧分别设有与声波扩散方向平行的平行平面侧壁1c，位于两个平行平面侧壁1c之间的其他侧壁1d上均设有声波导流块2，如图1和图2所示。本实施例中，平行于平行平面侧壁的任意平面在透声块1上截得的图形均为梯形，也即本实施例的透声块1的顶面几何尺寸小于底面的几何尺寸，从而可以提高超声反射信号的吸收比例。当然，也可以在透声块1的所有侧壁上均设置声波导流块2，同样能够提高对扩散至透声块1侧壁的超声反射信号的吸收率，不再累述

进一步，声波导流块2与透声块1之间设有相互啮合的锯齿结构，如图2所示，锯齿结构包括分别阵列设置在声波导流块2以及透声块1侧壁上的锯齿。具体的，声波导流块2可采用粘接或灌注的方式贴合在透声块1的侧壁上，本实施例的声波导流块2采用低密度环氧树脂与金属氧化物的混合物固化而成，声波导流块2采用灌注的方式设置在透声块1的侧壁上，即将低密度环氧树脂与金属氧化物的混合物直接灌注在声波导流块2的对应侧壁上直接固化成型为声波导流块2。

进一步，声波导流块2的声阻抗与透声块1的声阻抗之差的绝对值与透声块1的声阻抗之间的比值小于等于10％；本实施例的声波导流块2的声阻抗为2.5Mraly。声波导流块2对声波的衰减系数大于透声块1对声波的衰减系数。

进一步，透声块1采用聚苯乙烯、有机玻璃或聚酰亚胺制成，本实施例的透声块1采用聚苯乙烯制成，其声阻抗为2.45Mrayl。

本实施例还提出一种超声探头，包括超声换能器，超声换能器上贴有如上所述可优化固有波的延时块，不再累述。

本实施例可优化固有波的延时块，通过在透声块位于声波发射的扩散方向的侧壁上设置声波导流块，可利用声波导流块吸收扩散至其所在侧壁区域的超声反射信号，从而可以降低固有波对缺陷检测结果的影响，并能够提升超声成像质量。另外，在透声块上设置声波导流块后，由于声波导流块可吸收大部分扩散的超声反射信号，降低了固有波对检测结果的影响，从而可以将透声块及整个延时块的尺寸设置得更小，能够有效降低透声块及整个延时块的材料用量，同时尺寸更小的延时块也更方便用于狭小空间的检测作业，及能够降低检测对象尺寸的要求，扩大了尺寸限制工件的可检测区域，相应地也减小了检测盲区。

如图3所示，将现有延时块(图3左侧延时块)与本实施例可优化固有波的延时块(图3右侧延时块)分别接在参数相同的超声探头上，超声检测仪器的参数设置完全相同，用于分别检测试块底波，在此基础上分别提高同等增益(24dB)直至差异明显，最终超声成像对比如图4及图5所示，超声成像的数据对比如表1所示。采用本实施例可优化固有波的延时块后，信噪比有大幅提升，且延时块的尺寸更小。

表1超声成像数据对比

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。