超声波探头晶片材料的选择.pdf
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· 28· 轴承技术 2006年第 1期
超声波探头晶片材料的选择
(技术中心) 张筱旭
摘 要:叙述表征超声波探头晶片材料的一些主要性能指标、选用超声波探头晶片应遵循的基
本原则,同时列举常用的一些适合制作超声波探头晶片的材料。
关键词:超声波;探头;晶片
1 引育 2 超声波的产生
随着科学和工业技术的不断发展和进步, 超声波是一种机械波,它可在多种介质中
产品质量越来越为人们所重视,人们对产品质 传播,超声探伤仪的基本原理主要是利用超声
量的要求越来越高,相应的对各种检测手段要 波的反射和透射特性,通过接收回波信号,以此
求也越来越高,因此,近些年各种检测技术和检 进行缺陷评定。
测手段得以迅速发展。 超声波的获得是利用某些物质特定的物理
作为常规的五大无损检测技术之一,超声 效应来实现的。原则上,凡是能将其他形式能
波检测技术是利用超声波在介质中的传播性 量转换成超声波振动方式能量的都可以用来发
质,对材料或构件中的缺陷和异常进行检测的 生超声波。例如:利用机械冲击和摩擦产生超
技术。由于它的穿透能力很强,对材料和人体 声波的机械方法;利用物体表面突然发热时由
无害,使用方便等特点,被广泛地应用于现代工 于热膨胀产生机械应力而发生超声波的热效应
业领域和高技术产业之中,诸如材料工业、机械 法;利用铁磁材料在交变磁场中产生交变机械
工业、石油化工、水文地质和宇航、能源等领域。 变形而产生超声波的磁致伸缩法;利用通有交
改善和提高超声波探伤的灵敏度、分辨率 变电流的线圈靠近导体,让电磁力作用于工件
等有效参数,总体来说有三种途径:研制出更先 表面而产生超声波的电磁声法等。
进的超声波探伤仪、设计出合适的超声波探头、 用于无损检测的超声波一般由机电换能器
摸索出更有效的探伤工艺。但是研制先进的超 产生,它是一种可以将电能转化为机械能、反之
声波探伤仪不是一般企业等使用单位可以做得 亦可的装置,其中最常用的是压电换能器。被
到的,而改进探伤工艺只能在一定程度上解决 选用的材料在机械加压时会产生电荷,反过来,
问题。当零部件结构复杂时就很难处理了。 加上电压后会处于受力状态,经装配制作后通
因此,根据每一个零部件在结构上、材质 常称作换能器、发射器、晶体或者探头;它是超
上、缺陷允许程度上的不同,结合超声波探伤仪 声探伤设备的重要组成部分。
的特点,设计和制作出适合的超声波探头几乎 3 常用的超声波晶片材料
成了企业和科研院所解决超声波探伤难题的唯 适合作超声波换能器换能材料的常用材料
一 出路。事实上,无数个成功的案例说明,这种 有天然石英晶体 (SiO)、一水硫酸锂晶体(Ⅱ.
方法是行之有效的。 SO4·H20)、碘酸锂(Lil03)、铌酸锂(LiNb03)、
要设计和制作超声波探头就必须对探头的 钛酸钡(BaTi0。)、锆钛酸铅 (
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