技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种风电叶片检测用滑靴式局部水浸低频相控阵探头，属于风电超声
无损检测技术领域。
背景技术
[0002] 随着全球
气候变暖及
能源的匮乏，
风力发电技术作为三大清洁能源之一，越来越受到各国的重视，尤其是中国政府从2006年开始就加大了对风力发电行业的投入。2012年中国新安装风
电机组7872台，新增风电装机容量1296万千瓦，截至2012年底，全国共建设有1445个风
电场，吊装风电机组52827台，全国累计风电吊装容量70.21GW，并在2013年继续保持全球第一的
位置。中国风电行业的兴起和逐渐成熟，对风电系统本身的
质量要求也越来越高，尤其是叶片检测越来越受到各个叶片制造企业的关注。但常用的敲击手段、光照手段等已经无法满足更高的质量要求，即使是使用常规超声技术，由于探头尺寸的限制，无法实现大面积的快速扫查，且数据判读和
缺陷检出率受人为因素影响较大。
[0003] 风电叶片主要由玻璃
纤维复合材料或
碳纤维复合材料制成，外面涂有漆层，其中一些纤维复合蒙皮间还附以
泡沫、木板等结构。由于其内部含有大量的玻璃纤维成分，使其声衰减非常严重，甚至其声衰减效应大于不锈
钢材质，因而在检测中通常使用低频探头，以提高声音的穿透性。而且由于下层粘接了
支撑结构，而玻纤
外壳和支撑结构之间胶层的声衰减比单纯的玻纤结构
工件还有更加严重，这样就进一步加剧了检测的难度。本
专利采用一种专用的低频相控阵探头和耦合装置对这些类型的缺陷检测，相控阵探头具有大晶片间距的特点，以得到更好的穿透能力；使用局部水浸探头，以提高近表面
分辨率；同时使用的是
树脂外壳，以减轻探头自重，从而提高风电叶片的检测效率和质量。
发明内容
[0004] 针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种风电叶片检测用滑靴式局部水浸低频相控阵探头，通过滑靴式局部水浸耦合延迟了
超声波进入风电叶片，将超声探头盲区留在了水层中，提高了近表面检测效果，另外使用了低频相控阵设计，使声束可以偏转和会聚，更低的
频率更容易提高
超声波的穿透力，提高了高衰减复合材料风电叶片的检测
信噪比，从而解决了风电叶片超声检测的难题，提高风电叶片复合材料检测的质量。
[0005] 本实用新型的一种风电叶片检测用滑靴式局部水浸低频相控阵探头，所述的探头本体1-1通过限位螺钉1-7和限位螺钉卡片2-2安装在水靴1-8上，所述的水嘴1-6安装在水靴1-8上，水嘴1-6通过水管1-3和水
泵1-4连接，所述的水靴内加工隐藏水道3-2，水泵1-4注入水嘴1-6的水通过隐藏水道3-2经底部出水孔4-2流出形成水膜，所述的
编码器1-5通过限位孔3-3限位，编码器1-5采用编码器螺钉1-9和
螺纹孔3-5装配在水靴1-8上，所述的耐磨螺钉3-4由耐磨螺钉调节孔1-11上面装配拧入，耐磨螺钉3-4头部从水靴1-8底部露出，以起到耐磨作用，所述
橡胶封水圈4-3通过环
氧树脂粘接在水靴1-8的底部出水孔4-2外沿，以起到封住水膜的作用，压电晶片5-3的下表面
镀有正
电极层5-2，压电晶片5-3的上表面镀有负电极层5-4，所述的正电极层5-2上通过环氧
固化粘接有匹配层5-1，负电极层5-4、压电晶片5-3、正电极层5-2和匹配层5-1制作成叠层，叠层放入夹具中，切割成64个阵元，控制切割深度，只切穿负电极层5-4和压电晶片5-3，切割成一排阵列，阵列中心间距为1.0mm，切割刀宽为0.1mm，所述的负电极引线5-6
焊接在压电晶片5-3上的负电极层5-4上，负电极层5-4上的
64个阵元引出64负电极引线5-6，正电极引线5-8焊接在正电极层5-2上。
[0006] 进一步，所述的负电极引线5-6和正电极引线焊接在同轴
电缆5-7上，负电极引线5-6和正电极引线装入背衬夹具中，将预先配好的背衬
块倒入夹具，在45度烘箱中固
化成型为背衬块5-5。
[0007] 进一步，所述的匹配层采用
聚合物和填料按照不同填充比来调配。
[0008] 进一步，所述的压电晶片为高性能压电陶瓷和环氧1-3制作的压电复合材料，陶瓷相和环氧相的体积分数比为6：4，环氧相形成网状结构，压电晶片的声阻抗大概为18兆瑞利。
[0009] 进一步，所述的背衬块为含有气孔的高声阻抗高声衰减的复合材料，如在
环氧树脂中填入高填充比的钨粉制备背衬，为提高声衰减系数，适当增加基料的柔性，即进行改性处理，通过加入聚硫橡胶的方法实现。
[0010] 本实用新型的有益效果为：本实用新型通过滑靴式局部水浸耦合延迟了超声波进入风电叶片，将超声探头盲区留在了水层中，提高了近表面检测效果，另外使用了低频相控阵设计，使声束可以偏转和会聚，更低的频率更容易提高超声波的穿透力，提高了高衰减复合材料风电叶片的检测信噪比，从而解决了风电叶片超声检测的难题，提高风电叶片复合材料检测的质量。
附图说明
[0011] 为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。
[0012] 图1为本实用新型的立体结构示意图；
[0013] 图2为本实用新型的俯视图；
[0014] 图3为本实用新型的水靴主视图；
[0015] 图4为本实用新型的水靴底部俯视图；
[0016] 图5为本实用新型的主视剖面图。
[0017] 图中：1-1探头本体，1-2同轴线缆，1-3水管，1-4水泵，1-5编码器，1-6水嘴，1-7限位螺钉，1-8水靴，1-9编码器螺钉，1-10编码器线缆，1-11耐磨螺钉调节孔，2-2限位螺钉卡片，3-2隐藏水道，3-3限位孔，3-4耐磨螺钉，3-5
螺纹孔，3-4耐磨螺钉，4-2底部出水孔，4-3橡胶封水圈，5-1匹配层，5-2正电极层，5-3压电晶片，5-4负电极层，5-5背衬块，5-6负电极引线，5-7同轴电缆，5-8正电极引线。
具体实施方式
[0018] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体
实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
[0019] 如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种风电叶片检测用滑靴式局部水浸低频相控阵探头，所述的探头本体1-1通过限位螺钉1-7和限位螺钉卡片2-2安装在水靴1-8上，所述的水嘴1-6安装在水靴1-8上，水嘴1-6通过水管1-3和水泵1-4连接，所述的水靴内加工隐藏水道3-2，水泵1-4注入水嘴1-6的水通过隐藏水道3-2经底部出水孔4-2流出形成水膜，所述的编码器1-5通过限位孔3-3限位，编码器1-5采用编码器螺钉1-9和螺纹孔3-5装配在水靴1-8上，所述的耐磨螺钉3-4由耐磨螺钉调节孔1-11上面装配拧入，耐磨螺钉3-4头部从水靴1-8底部露出，以起到耐磨作用，所述橡胶封水圈4-3通过环氧树脂粘接在水靴1-8的底部出水孔4-2外沿，以起到封住水膜的作用，压电晶片5-3的下表面镀有正电极层5-2，压电晶片5-3的上表面镀有负电极层5-4，所述的正电极层5-2上通过环氧固化粘接有匹配层5-1，负电极层5-4、压电晶片5-3、正电极层5-2和匹配层5-1制作成叠层，叠层放入夹具中，切割成64个阵元，控制切割深度，只切穿负电极层5-4和压电晶片5-3，切割成一排阵列，阵列中心间距为1.0mm，切割刀宽为0.1mm，所述的负电极引线5-6焊接在压电晶片5-3上的负电极层5-4上，负电极层5-4上的64个阵元引出64负电极引线5-6，正电极引线5-8焊接在正电极层5-2上。
[0020] 具体地，所述的负电极引线5-6和正电极引线焊接在同轴电缆5-7上，负电极引线5-6和正电极引线装入背衬夹具中，将预先配好的背衬块倒入夹具，在45度烘箱中固化成型为背衬块5-5，所述的匹配层采用聚合物和填料按照不同填充比来调配，所述的压电晶片为高性能压电陶瓷和环氧1-3制作的压电复合材料，陶瓷相和环氧相的体积分数比为6：4，环氧相形成网状结构，压电晶片的声阻抗大概为18兆瑞利，所述的背衬块为含有气孔的高声阻抗高声衰减的复合材料，如在环氧树脂中填入高填充比的钨粉制备背衬，为提高声衰减系数，适当增加基料的柔性，即进行改性处理，通过加入聚硫橡胶的方法实现。
[0021] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征、本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和
说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的
权利要求书及其等效物界定。
