專(zhuān)利名稱：三維超聲檢查設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用超聲波對(duì)檢查對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、接合區(qū)域的狀態(tài) 和缺陷狀態(tài)進(jìn)行無(wú)損檢查的三維超聲檢查設(shè)備，具體地說(shuō)，涉及一種 三維超聲檢查設(shè)備，它包括用于超聲檢查的傳感裝置，將這種三維超 聲檢查設(shè)備用作以三維方式將檢查對(duì)象焊接部分的狀態(tài)和焊接缺陷 的狀態(tài)進(jìn)行可視化的超聲成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
對(duì)作為檢查對(duì)象的板狀結(jié)構(gòu)之間接合區(qū)域焊接部分的狀態(tài)和焊 接缺陷的狀態(tài)進(jìn)行無(wú)損檢査的一個(gè)技術(shù)實(shí)例是超聲測(cè)試技術(shù)。作為采用超聲測(cè)試技術(shù)的超聲檢査設(shè)備的一個(gè)實(shí)例，提供第 2003-149213和2004-53360號(hào)日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利申請(qǐng)出版物里所描 述的一種超聲檢査設(shè)備。在所述超聲檢査設(shè)備里，將超聲換能器，包括布置成矩陣的大量 壓電振動(dòng)器用于超聲波的產(chǎn)生和檢測(cè)。對(duì)檢查對(duì)象的焊接部分進(jìn)行成 像處理的時(shí)候，讓超聲換能器的壓電振動(dòng)器產(chǎn)生的超聲波入射到焊接 部分，這個(gè)焊接部分是檢查對(duì)象的接合區(qū)域，焊接部分反射的超聲波 的反射回波由超聲換能器接收，通過(guò)信號(hào)檢測(cè)電路將與收到的反射回 波相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理單元，回波信號(hào)在信號(hào)處理單元中 進(jìn)行并行算術(shù)處理。在超聲檢査設(shè)備里，將經(jīng)過(guò)圖像處理得到的焊接 部分的超聲圖像顯示在顯示裝置上，通過(guò)超聲圖像的視覺(jué)檢査，檢查 焊接部分和焊接缺陷的狀態(tài)，而不會(huì)造成破壞。在公知的超聲檢查設(shè)備里，通過(guò)用超聲波照射檢查對(duì)象的焊接部 分，對(duì)反射回波進(jìn)行成像處理，在顯示裝置上顯示超聲圖像，并且通 過(guò)視覺(jué)觀察來(lái)檢驗(yàn)顯示出來(lái)的焊接部分的圖像，從而檢查焊接部分和 焊接缺陷的狀態(tài)，而不會(huì)造成破壞(以一種無(wú)損方式)。具體地說(shuō)，如同第11-326287號(hào)日本未經(jīng)審査的專(zhuān)利申請(qǐng)出版物 所描述的一樣，當(dāng)板狀結(jié)構(gòu)是檢查對(duì)象，并且兩個(gè)板狀結(jié)構(gòu)重疊，通 過(guò)點(diǎn)焊接合在一起的時(shí)候，通過(guò)使用超聲檢查設(shè)備以一種無(wú)損方式檢 査兩個(gè)板狀結(jié)構(gòu)之間的焊接部分和焊接缺陷的狀態(tài)，能夠檢査焊接部 分是否存在熔化-固化部分，是否存在砂眼這樣的焊接缺陷，以及焊 接缺陷的狀態(tài)。此外，從第6-265529號(hào)日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利申請(qǐng)出版物可知， 檢查對(duì)象的焊接部分的鍵合(bonding)強(qiáng)度取決于熔化-固化部分的 大小，在其接合區(qū)域和其內(nèi)側(cè)形成的熔化-固化部分之間的邊界，可 以從檢查對(duì)象接合區(qū)域底部反射回波的強(qiáng)度分布曲線的拐點(diǎn)獲得。在公知的超聲檢查設(shè)備里，具有多種不同聲學(xué)特性的檢查對(duì)象層 結(jié)構(gòu)，以及檢查對(duì)象的缺陷、空隙和焊接部分的剝落，可以通過(guò)超聲 波看到，通過(guò)觀看顯示裝置上顯示的焊接部分的超聲圖像來(lái)進(jìn)行檢 驗(yàn)。但是，由于已經(jīng)通過(guò)觀看檢驗(yàn)了二維超聲圖像，因此因?yàn)楦鳈z驗(yàn) 員之間的觀點(diǎn)差別，發(fā)生了檢驗(yàn)結(jié)果的差別，同時(shí)很難在三維中正確、 準(zhǔn)確地定量檢查檢查對(duì)象焊接部分的位置關(guān)系。換句話說(shuō)，公知的超 聲檢査設(shè)備存在以下問(wèn)題。1. 由于檢查對(duì)象的內(nèi)部檢查是通過(guò)觀察利用成像處理形成的超 聲圖像進(jìn)行的，因此很難以高準(zhǔn)確度客觀、定量地檢査焊接部分的狀 態(tài)和焊接缺陷的狀態(tài)。2. 從對(duì)檢査對(duì)象的內(nèi)側(cè)進(jìn)行成像處理獲得的超聲圖像中顯示的， 表示焊接部分狀態(tài)和焊接缺陷狀態(tài)的信息，很難定量、準(zhǔn)確地自動(dòng)確 定是否存在異常。此外，在一個(gè)更具體的實(shí)例中，在公知的超聲檢查設(shè)備里，作為 用于超聲檢查的傳感裝置(超聲傳感器)，使用包括壓電元件布置成 矩陣或陣列用于發(fā)射和接將匹配靴(shoe)材料緊固和固定到超聲傳感器的發(fā)射和接收表面， 同時(shí)讓匹配靴材料與檢查對(duì)象緊密接觸，來(lái)讓超聲波入射到檢查對(duì)象 上，其中的匹配靴材料是一種聲波傳播液體介質(zhì)。進(jìn)入檢查對(duì)象的一部分超聲波被檢査對(duì)象的內(nèi)部缺陷和界面反 射，成為反射回波，通過(guò)利用超聲傳感器接收反射回波，振動(dòng)超聲傳 感器的每個(gè)壓電元件，并且處理所產(chǎn)生的電信號(hào)，對(duì)檢査對(duì)象的內(nèi)側(cè) 進(jìn)行三維成像。此外，當(dāng)超聲傳感器和檢查對(duì)象之間存在空氣層的時(shí)候，超聲波 不能傳播，因此在超聲傳感器和匹配靴材料之間，以及匹配靴材料和 檢査對(duì)象之間涂敷或者放入用于超聲波聲學(xué)匹配的耦合劑。使用具有 低揮發(fā)性的凝膠液體或固體作為耦合劑。在涂敷或放入耦合劑的部分 容易因?yàn)闇囟炔畹鹊榷嬖跉馀?，因此在利用超聲檢查設(shè)備檢査對(duì)象 之前，需要確認(rèn)是否存在氣泡。發(fā)現(xiàn)氣泡的時(shí)候，去掉匹配靴材料， 重新將耦合劑涂敷在匹配靴材料上。在這種超聲檢查設(shè)備里，容易有氣泡進(jìn)入超聲傳感器和匹配靴材 料之間，因此每次有氣泡進(jìn)入的時(shí)候，都需要通過(guò)去掉螺栓來(lái)從超聲 傳感器去掉匹配靴材料，并且重新將耦合劑涂敷于匹配靴材料上。此外，在檢查對(duì)象表面不平坦的時(shí)候，僅僅使用耦合劑填充間隙， 很難讓匹配靴材料與檢查對(duì)象緊密接觸。在超聲檢査設(shè)備里，當(dāng)超聲傳感器和檢查對(duì)象之間存在氣泡，因 而在它們之間存在間隙的時(shí)候，由于從超聲傳感器發(fā)射的超聲波很難 順利地進(jìn)入檢査對(duì)象，也不能順利地接收反射回波，因此超聲波和反 射回波都不能正常地傳播，產(chǎn)生檢測(cè)性能下降的問(wèn)題，同時(shí)對(duì)檢査對(duì) 象內(nèi)側(cè)的三維成像處理不能正確、順利地進(jìn)行。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是基于上述考慮做出的，本發(fā)明的目的是提供能夠以無(wú)損 方式準(zhǔn)確、正確地對(duì)檢查對(duì)象進(jìn)行三維內(nèi)部檢查的三維超聲檢查設(shè) 備，通過(guò)內(nèi)部檢査定量、自動(dòng)地確定是否存在異常。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種三維超聲檢査設(shè)備，通過(guò)檢測(cè)矩 陣或陣列中布置的每個(gè)壓電振動(dòng)器發(fā)射的超聲波從檢查對(duì)象的反射 回波，這種設(shè)備能夠快速地獲得熔化-固化部分，固相(冠狀鍵合) 以及接合區(qū)域的焊接缺陷的大小和位置，作為高分辨率的超聲測(cè)試圖 像，并且將它們進(jìn)行信號(hào)處理。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種三維超聲檢査設(shè)備，通過(guò)基于適 當(dāng)熔化狀態(tài)的超聲測(cè)試圖像，關(guān)于被檢査的超聲測(cè)試圖像驗(yàn)證儲(chǔ)存可 接受程度判據(jù)的模式圖像的數(shù)據(jù)庫(kù)，這種設(shè)備能夠快速、定量、穩(wěn)定 地確定可接受程度。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于超聲檢查的傳感裝置，并且 提供包括這種用于超聲檢查的傳感裝置的三維超聲檢查設(shè)備，通過(guò)正 確和順利地傳播超聲波和反射波，并且正確、準(zhǔn)確地對(duì)檢査對(duì)象的內(nèi) 部進(jìn)行三維成像處理，這種裝置能夠提高檢測(cè)性能。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于超聲檢査的傳感裝置，并且 提供包括這種用于超聲檢查的傳感裝置的三維超聲檢查設(shè)備，這種裝 置允許簡(jiǎn)單、容易地將匹配靴裝置以可拆卸的方式附著到超聲傳感器 上去以及從上面拆下來(lái)，并且能夠縮短操作時(shí)間，快速、有效地進(jìn)行 超聲測(cè)試。一方面，本發(fā)明的上述目的可以通過(guò)提供一種三維超聲檢查設(shè)備 來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種設(shè)備包括傳感裝置，用于超聲檢査，該傳感裝置包括作為超聲傳感器的換 能器，該換能器具有布置成矩陣或陣列的多個(gè)壓電振動(dòng)器；驅(qū)動(dòng)元件選擇單元，用于從構(gòu)成所述超聲換能器的所述多個(gè)壓電振動(dòng)器順序地選擇壓電振動(dòng)器來(lái)產(chǎn)生超聲波；信號(hào)檢測(cè)電路，用于讓所述驅(qū)動(dòng)元件選擇單元選擇的所述壓電振 動(dòng)器產(chǎn)生的超聲波通過(guò)聲波傳播介質(zhì)傳播，進(jìn)入檢査對(duì)象的接合區(qū) 域，以便從所述接合區(qū)域接收反射回波，并且用于檢測(cè)與來(lái)自所述接 合區(qū)域的反射回波相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；信號(hào)處理單元，用于將所述信號(hào)檢測(cè)電路檢測(cè)到的所述電信號(hào)進(jìn) 行信號(hào)處理，通過(guò)讓所述電信號(hào)與網(wǎng)格元素相對(duì)應(yīng)來(lái)產(chǎn)生三維成像數(shù)據(jù)，其中的網(wǎng)格元素是在所述檢查對(duì)象內(nèi)側(cè)設(shè)置的三維成像區(qū)域里劃 分的；以及顯示處理裝置，用于顯示來(lái)自所述信號(hào)處理單元的所述檢測(cè)結(jié)果 和三維圖像數(shù)據(jù)，同吋從所述信號(hào)處理單元產(chǎn)生的所述三維成像數(shù)據(jù) 的強(qiáng)度分布檢測(cè)熔化-固化部分的大小和位置，以及所述接合區(qū)域的 焊接缺陷的大小和位置。在這一方面，所述顯示處理裝置可以包括底部數(shù)據(jù)處理單元，用于從所述信號(hào)處理單元產(chǎn)生的所述檢査對(duì) 象接合區(qū)域的底的三維成像數(shù)據(jù)的強(qiáng)度分布，檢測(cè)熔化-固化部分的 大小；中間部分?jǐn)?shù)據(jù)處理單元，用于從所述檢查對(duì)象中間接合區(qū)域三維 成像數(shù)據(jù)的強(qiáng)度分布，檢測(cè)所述接合區(qū)域的熔化缺陷存在還是不存在 及其大小；確定單元，用于通過(guò)將所述底部數(shù)據(jù)處理單元獲得的檢測(cè)結(jié)果與 所述中間部分?jǐn)?shù)據(jù)處理單元獲得的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，確定所述檢査 對(duì)象的可接受程度；以及顯示單元，用于顯示所述底部數(shù)據(jù)處理單元、所述中間部分?jǐn)?shù)據(jù) 處理單元和所述確定單元獲得的結(jié)果，并且顯示所述信號(hào)處理單元產(chǎn) 生的三維成像數(shù)據(jù)。此外，在這個(gè)方面的優(yōu)選實(shí)施例中，所述顯示處理裝置的中間部 分?jǐn)?shù)據(jù)處理單元包括中間檢測(cè)單元，用于通過(guò)從所述信號(hào)處理單元產(chǎn)生的三維成像數(shù) 據(jù)提取所述檢査對(duì)象接合區(qū)域中間部分的三維成像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生中間接 合面的透射平面圖像，并且用于測(cè)量板厚；以及中心位置/接合區(qū)域測(cè)量單元，用于測(cè)量所述中間接合區(qū)域的中 心位置，所述接合區(qū)域的大小和位置，以及砂眼這種焊接缺陷的大小 和位置。所述顯示處理裝置的底部數(shù)據(jù)處理單元包括 底檢測(cè)單元，用于通過(guò)從所述信號(hào)處理單元產(chǎn)生的三維成像數(shù)據(jù) 提取所述檢查對(duì)象的底的三維成像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生透射平面圖像；以及熔化-固化部分檢測(cè)單元，用于從所述底檢測(cè)單元產(chǎn)生的透射平 面圖像，以及所述中心位置/接合區(qū)域測(cè)量單元確定的中心位置，測(cè) 量所述熔化-固化部分的大小和位置。所述顯示處理裝置可以包括確定單元，用于通過(guò)將接受標(biāo)準(zhǔn)與所述底數(shù)據(jù)處理單元的熔化-固化部分檢測(cè)單元獲得的熔化-固化部分的大小和位置進(jìn)行比較，進(jìn) 行可接受程度確定，其中所述接受標(biāo)準(zhǔn)是從所述中間部分?jǐn)?shù)據(jù)處理單 元的中間檢測(cè)部分獲得的所述檢查對(duì)象的板厚獲得的；以及顯示單元，用于顯示所述底數(shù)據(jù)處理單元的中心位置/接合區(qū)域 確定單元獲得的所述接合區(qū)域的狀態(tài)，與所述確定單元獲得的所述熔 化-固化部分的狀態(tài)進(jìn)行比較的確定結(jié)果，并且顯示所述信號(hào)處理單 元處產(chǎn)生的三維成像數(shù)據(jù)。所述顯示處理裝置的中間數(shù)據(jù)處理單元可以包括中間檢測(cè)單元，該中間檢測(cè)單元包括表面/中間位置檢測(cè)單元，用于從所述信號(hào)處理單元產(chǎn)生的三維 成像數(shù)據(jù)檢測(cè)所述表面位置和所述接合區(qū)域位置；板厚測(cè)量單元，用于從所述表面/中間位置檢測(cè)單元產(chǎn)生的表面位置和所述接合區(qū)域位置的數(shù)據(jù)測(cè)量板厚；以及中間位置平面表面圖像生成單元，用于從所述表面/中間位置檢 測(cè)單元獲得的中間位置數(shù)據(jù)，以及所述信號(hào)處理單元產(chǎn)生的三維成像 數(shù)據(jù)，產(chǎn)生所述中間位置的透射平面表面圖像。所述顯示處理裝置的中間部分?jǐn)?shù)據(jù)處理單元可以包括中心位置/ 接合區(qū)域測(cè)量單元，該中心位置/接合區(qū)域測(cè)量單元包括接合區(qū)域輪廓確定單元，用于從所述中間檢測(cè)單元產(chǎn)生的所述中 間位置透射平面圖像確定所述接合區(qū)域的輪廓；中心位置確定單元，用于從所述接合區(qū)域輪廓確定單元獲得的所 述接合區(qū)域的輪廓數(shù)據(jù)，確定所述接合區(qū)域的中心位置；以及接合區(qū)域測(cè)量單元，用于從所述接合區(qū)域輪廓確定單元獲得的所 述接合區(qū)域的輪廓數(shù)據(jù)，測(cè)量所述接合區(qū)域的大小。所述顯示處理裝置的底部數(shù)據(jù)處理單元包括底檢測(cè)單元，該底檢測(cè)單元包括凹痕部分/底位置檢測(cè)單元，用于從所述信號(hào)處理單元產(chǎn)生的所 述三維成像數(shù)據(jù)檢測(cè)表示所述接合區(qū)域的凹痕單元的凹陷位置和所 述檢查對(duì)象的底位置；接合區(qū)域厚度測(cè)量單元，用于從所述凹痕部分/底位置檢測(cè)單元 獲得的所述凹陷部分/底位置的數(shù)據(jù)測(cè)量所述接合區(qū)域的厚度；以及底位置平面圖像生成單元，用于從所述凹痕部分/底位置檢測(cè)單 元獲得的凹陷部分/底位置的數(shù)據(jù)，以及所述信號(hào)處理單元產(chǎn)生的所 述三維成像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生底位置透射平面圖像。所述顯示處理裝置的底部數(shù)據(jù)處理單元包括熔化-固化部分檢測(cè) 單元，該熔化-固化部分檢測(cè)單元包^§:強(qiáng)度分布生成單元，用于從底檢測(cè)單元產(chǎn)生的底位置透射平面圖 像，產(chǎn)生所述中間部分?jǐn)?shù)據(jù)處理單元的中心位置/接合區(qū)域測(cè)量單元 獲得的所述接合區(qū)域的中心位置的超聲波強(qiáng)度分布圖像；平滑處理單元，用于將所述強(qiáng)度分布生成單元產(chǎn)生的所述超聲波 強(qiáng)度分布圖像進(jìn)行平滑處理；一次差分處理單元，用于將平滑過(guò)的所述底位置透射平面圖像在 從外側(cè)到中心位置的方向上進(jìn)行一次差分；二次差分處理單元，用于將在所述一次差分處理單元中進(jìn)行過(guò)一 次差分的所述底位置透射平面圖像，在從所述熔化-固化部分的外側(cè) 到中心位置的方向上進(jìn)行二次差分；熔化-固化部分識(shí)別單元，用于從進(jìn)行過(guò)二次差分的所述底位置 透射平面圖像的拐點(diǎn)數(shù)據(jù)，識(shí)別所述接合區(qū)域的熔化-固化部分；以 及熔化-固化部分測(cè)量單元，用于從所述熔化-固化部分識(shí)別單元識(shí) 別出來(lái)的所述熔化-固化部分?jǐn)?shù)據(jù)，測(cè)量所述熔化-固化部分的大小。所述顯示處理裝置可以包括確定單元，用于確定所述接合區(qū)域的 接合狀態(tài)的可接受程度，該確定單元包括接受標(biāo)準(zhǔn)生成單元，用于從所述中間部分?jǐn)?shù)據(jù)處理單元的中心位 置/接合區(qū)域測(cè)量單元測(cè)量得到的板厚t計(jì)算所述熔化-固化部分需要的大??；以及可接受程度確定單元，用于將接受標(biāo)準(zhǔn)生成單元產(chǎn)生的所述熔化 -固化部分需要的大小與所述底部數(shù)據(jù)處理單元的熔化-固化部分檢 測(cè)單元測(cè)量得到的所述熔化-固化部分的大小進(jìn)行比較，確定所述接 合區(qū)域的接合狀態(tài)的可接受程度。所述用于超聲檢查的傳感裝置可以包括超聲傳感器，作為換能器，具有排列成矩陣或陣列用于發(fā)射和接 收超聲波的多個(gè)壓電元件；以及匹配靴部件，用于保持在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)提供的 液體介質(zhì)，該匹配靴部件包括管狀附件，用于通過(guò)螺紋連接能夠自由地附 著到所述超聲傳感器上以及從所述超聲傳感器上拆卸下來(lái)；保持帽， 用于和所述附件一起緊固覆蓋所述附件頂端開(kāi)口的薄膜；以及聲波傳 播液體介質(zhì)，用于填充所述管狀附件，以及所述薄膜具有從所述保持帽的開(kāi)口鼓出的結(jié)構(gòu)并且具有柔性。 所述聲波傳播液體介質(zhì)可以是水，所述薄膜的厚度等于或小于通 過(guò)所述薄膜傳播的超聲波的波長(zhǎng)入的四分之一。所述用于超聲檢查的傳感裝置可以包括超聲傳感器，作為換能器，具有排列成矩陣或陣列用于發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓電元件；柔性匹配靴部件，在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)提供；以及傳感器位置調(diào)整部件，用于包含所述柔性匹配靴部件并保持所述 超聲傳感器，從而相對(duì)于所述檢查對(duì)象進(jìn)退。所述柔性匹配靴部件可以包括具有優(yōu)良超聲波傳播特性的柔軟 的匹配靴部件，例如硅橡膠，并且所述傳感器位置調(diào)整部件包括保持 框，用于至少在所述超聲傳感器附近三個(gè)點(diǎn)處通過(guò)螺紋連接保持所述 超聲傳感器以及支撐/調(diào)整連接到所述保持框的螺栓，所述超聲傳感 器的位置是通過(guò)繞螺栓桿線轉(zhuǎn)動(dòng)支撐/調(diào)整螺栓加以調(diào)整的。所述用于超聲檢查的傳感裝置可以包括超聲傳感器，作為換能器，具有排列成矩陣或陣列用于發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓電元件；匹配靴部件，用于保持在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)提供的 液體介質(zhì)；以及傳感器夾具，具有供應(yīng)超聲波傳播液體介質(zhì)給所述匹配靴部件的 介質(zhì)容器。用于保持液體介質(zhì)的所述匹配靴部件可以包括海綿狀或多孔柔 性匹配靴部件；以及超聲波傳播液體介質(zhì)，通過(guò)自由地從所述液體介 質(zhì)容器倒入所述匹配靴部件，蓄積和保持在所述匹配靴部件里。在容器頂部配備通氣閥的時(shí)候，該容器可以包括覆蓋所述柔性匹 配靴部件的外圍側(cè)表面的管套狀或裙?fàn)钕渥訉?dǎo)套。所述用于超聲檢査的傳感裝置可以包括超聲傳感器，作為換能器，具有排列成用于發(fā)射和接收超聲波的 多個(gè)壓電元件；以及水箱型匹配靴部件，提供在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)，所述匹配靴部件包括用于所述超聲波傳播液體介質(zhì)的容器，該容 器由在所述箱子頂部保持所述超聲傳感器的箱子構(gòu)成，并且所述檢查 對(duì)象被放置成以一種液密方式覆蓋所述箱子的底開(kāi)口。所述水箱型匹配靴部件可以包括循環(huán)型液體介質(zhì)供應(yīng)部件，用 于循環(huán)所述箱子內(nèi)的超聲波傳播液體介質(zhì)；以及通氣閥，用于從所述 箱子的頂部一側(cè)通氣。所述用于超聲檢查的傳感裝置可以包括超聲傳感器，作為換能器，具有排列成矩陣或陣列用于發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓電元件；匹配靴部件，提供在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)上；以及 一觸式附著部件，用于通過(guò)一觸以可拆卸的方式將所述超聲傳感器附著到所述超聲傳感器，其中通過(guò)所述一觸式附著部件將所述匹配靴部件與所述超聲傳感器緊密接觸，并且保持與所述超聲傳感器相對(duì)。另一方面，本發(fā)明提供一種用于超聲檢査的傳感裝置，包括 超聲傳感器，作為換能器，具有排列成矩陣或陣列用于發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓電元件，以及匹配靴部件，用于保持在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)提供的 液體介質(zhì)，其中所述匹配靴部件包括管狀附件，用于通過(guò)螺紋連接能夠自 由地安裝到所述超聲傳感器上以及從所述超聲傳感器上拆卸下來(lái)；保 持帽，用于與所述附件一起緊固覆蓋所述附件的頂端開(kāi)口的薄膜；以 及聲波傳播液體介質(zhì)，該介質(zhì)填充所述管狀附件，所述薄膜具有從所 述保持帽的開(kāi)口鼓出的結(jié)構(gòu)并且具有柔性。再一方面，本發(fā)明提供一種用于超聲檢查的傳感裝置，包括超聲傳感器，作為換能器，具有排列成矩陣或陣列用于發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓電元件；柔性匹配靴部件，提供在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)上；以及傳感器位置調(diào)整部件，用于包含所述柔性匹配靴部件，并且用于 保持所述超聲傳感器，從而相對(duì)于所述檢査對(duì)象進(jìn)退。另一方面，本發(fā)明提供一種用于超聲檢查的傳感裝置，包括超聲傳感器，具有排列成矩陣或陣列用于發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓電元件；匹配靴部件，用于保持所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)提供的液體介質(zhì)；以及傳感器夾具，具有供應(yīng)超聲波傳播液體介質(zhì)給所述匹配靴部件的 介質(zhì)容器。另一方面，本發(fā)明提供一種用于超聲檢査的傳感裝置，包括超聲傳感器，作為換能器，具有排列成用于發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓電元件；以及水箱型匹配靴部件，提供在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)， 包括用于所述超聲波傳播液體介質(zhì)的容器的所述匹配靴部件是 由箱子構(gòu)成的，該箱子將所述超聲傳感器保持在所述箱子的頂部，并 且將所述檢查對(duì)象放置成以液密方式覆蓋所述箱子的底開(kāi)口 。再一方面，本發(fā)明提供一種用于超聲檢查的傳感裝置，包括超聲傳感器，作為換能器，其中用于發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓電元件排列成矩陣或陣列；匹配靴部件，提供在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)上；以及 一觸式附著部件，通過(guò)一觸以可拆卸的方式附著到所述超聲傳感器，其中通過(guò)所述一觸式附著部件將所述匹配靴裝置與所述超聲傳 感器緊密接觸，并且保持與所述超聲傳感器相對(duì)。根據(jù)本發(fā)明上面提到的方面，通過(guò)使用所述三維檢査設(shè)備，能夠 以無(wú)損方式，快速、準(zhǔn)確和正確地對(duì)檢查對(duì)象的接合區(qū)域進(jìn)行內(nèi)部檢 查，并且通過(guò)定量、準(zhǔn)確的內(nèi)部檢査，檢查是否存在異常來(lái)進(jìn)行自動(dòng) 檢驗(yàn)，其中的異常指的是熔化-固化部分的大小和位置以及熔化缺陷 的異常。此外，由于超聲換能器中包括布置成矩陣或陣列的壓電振動(dòng)器， 因此通過(guò)順序地激活每個(gè)壓電振動(dòng)器來(lái)產(chǎn)生超聲波，然后檢測(cè)檢査對(duì) 象的接合區(qū)域反射的反射回波，并且將它們進(jìn)行信號(hào)處理，能夠快速 地獲得熔化-固化部分、固相焊接部分和接合區(qū)域的焊接缺陷的大小 和位置，作為高分辨超聲診斷圖像。此外，通過(guò)使用適當(dāng)焊接狀態(tài)中超聲裂紋圖像儲(chǔ)存可接受程度確 定模式作為標(biāo)準(zhǔn)，將檢測(cè)到的檢査對(duì)象的超聲裂紋圖像與儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn) 的超聲裂紋圖像進(jìn)行比較，能夠快速、自動(dòng)和定量地進(jìn)行穩(wěn)定的可接 受程度確定。另外，由于通過(guò)從作為換能器的超聲傳感器順利地發(fā)射和接收超 聲波，用于超聲檢查的傳感裝置能夠正確有效地檢測(cè)反射回波(其中 的超聲傳感器使用用于超聲檢查的傳感裝置排列了發(fā)射和接收超聲 波的多個(gè)壓電元件)，能夠提高檢測(cè)性能和檢測(cè)準(zhǔn)確度，并且通過(guò)準(zhǔn) 確地檢測(cè)反射回波的電信號(hào)，能夠?qū)?duì)象的內(nèi)部進(jìn)行高分辨和高準(zhǔn)確 度的三維成像處理，因此能夠?qū)z査對(duì)象的內(nèi)部進(jìn)行正確、準(zhǔn)確和有 效的無(wú)損超聲檢查。更進(jìn)一步，由于通過(guò)使用用于超聲檢查的傳感裝置，因此能夠簡(jiǎn) 單、容易地去掉和附著作為換能器(其中排列了用于發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓電原件)的超聲傳感器的匹配靴部件，同時(shí)減少了工作小 時(shí)數(shù)，即使檢查對(duì)象具有彎曲的表面，作為換能器的超聲傳感器也能 夠正確、順利地與檢查對(duì)象緊密接觸，從而進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的超聲檢査。
圖1是說(shuō)明本發(fā)明中三維超聲檢査設(shè)備一個(gè)實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是說(shuō)明配備給本發(fā)明中三維超聲檢查設(shè)備的信號(hào)處理單元 的結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是說(shuō)明配備給本發(fā)明中三維超聲檢查設(shè)備的顯示處理裝置 中數(shù)據(jù)處理之間關(guān)系的框圖；圖4是說(shuō)明圖3所示顯示處理裝置中中間檢測(cè)單元的數(shù)據(jù)處理的 框圖；圖5是說(shuō)明圖3所示顯示處理裝置中中心位置/接合區(qū)域測(cè)量單 元的數(shù)據(jù)處理的框圖；圖6是說(shuō)明圖3所示顯示處理裝置中底檢測(cè)單元的數(shù)據(jù)處理的框圖；圖7是說(shuō)明圖3所示顯示處理裝置中熔化凝結(jié)區(qū)域檢測(cè)單元的數(shù) 據(jù)處理的框圖；圖8說(shuō)明要檢查的區(qū)域的熔化-固化部分檢測(cè)的概念，這個(gè)部分 是檢査對(duì)象的接合區(qū)域；圖9是說(shuō)明圖3所示顯示處理裝置中可接受程度確定單元的數(shù)據(jù) 處理的框圖；圖IO是說(shuō)明本發(fā)明中傳感裝置第一實(shí)施例的原理結(jié)構(gòu)圖，該傳 感裝置用于三維超聲檢查設(shè)備的超聲檢査；圖11是說(shuō)明本發(fā)明中用于超聲檢查的傳感裝置的第二實(shí)施例的 原理結(jié)構(gòu)圖；圖12是說(shuō)明本發(fā)明中用于超聲檢查的傳感裝置的第三實(shí)施例的原理結(jié)構(gòu)圖；圖13是說(shuō)明本發(fā)明中用于超聲檢查的傳感裝置的第四實(shí)施例的 原理結(jié)構(gòu)圖；圖14是說(shuō)明本發(fā)明中用于超聲檢查的傳感裝置的第五實(shí)施例的 原理結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明中三維超聲檢查設(shè)備的實(shí)施例。 圖1是說(shuō)明本發(fā)明中三維超聲檢査設(shè)備一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。 三維超聲檢査設(shè)備10包括用于超聲檢査的傳感裝置100 (將 在下面描述它的細(xì)節(jié))，包括換能器11作為超聲傳感器，該換能器 11使得超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以及電信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng)，并且發(fā)射和接收具有所需頻率的超聲波；信號(hào)生成單元12，用于產(chǎn)生驅(qū) 動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)超聲換能器11;驅(qū)動(dòng)元件選擇單元13，用于通過(guò)選擇 信號(hào)生成單元12的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，有選擇地驅(qū)動(dòng)超聲換能器11的壓電振 動(dòng)器；信號(hào)檢測(cè)電路16，用于將超聲換能器ll產(chǎn)生的超聲波輻射到 焊接區(qū)15，這個(gè)焊接區(qū)15是檢查對(duì)象14的接合區(qū)域，然后通過(guò)超 聲換能器11檢測(cè)來(lái)自焊接區(qū)15的反射回波的信號(hào)；信號(hào)處理單元 17，用于將與信號(hào)檢測(cè)電路16檢測(cè)到的反射回波相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)進(jìn) 行并行算術(shù)處理來(lái)產(chǎn)生三維(3D)超聲圖像；以及顯示處理裝置18， 通過(guò)將超聲測(cè)試圖像在信號(hào)處理單元17中進(jìn)行進(jìn)一步處理，來(lái)獲得 高分辨率三維超聲測(cè)試圖像，然后通過(guò)自動(dòng)和準(zhǔn)確地確定內(nèi)部結(jié)構(gòu)和 接合區(qū)域15的狀態(tài)以及焊接缺陷16的狀態(tài)，用于顯示確定結(jié)果。超聲換能器11具有一種結(jié)構(gòu)，其中將大量壓電振動(dòng)器20對(duì)準(zhǔn)和 排列成具有m行和n列的矩陣，從而構(gòu)成矩陣傳感器，該矩陣傳感 器是用于超聲檢查的傳感裝置100。信號(hào)生成單元12產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由驅(qū)動(dòng)元件選擇單元13選擇， 并且將該信號(hào)應(yīng)用于超聲換能器11的每個(gè)壓電振動(dòng)器20mn。通過(guò)驅(qū) 動(dòng)元件選擇單元13的選擇，按照需要的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，壓電振動(dòng)器20mn可以單個(gè)驅(qū)動(dòng)，也可以成組驅(qū)動(dòng)。除了布置成矩陣以外，還可以將每個(gè)壓電振動(dòng)器20排列成一行或者十字線，從而構(gòu)成陣列傳感器。用液體或固體聲波傳播介質(zhì)23緊密接觸用于發(fā)射和接收超聲波 的表面，這個(gè)表面是超聲換能器11的傳感表面，具體地說(shuō)，也就是 檢査對(duì)象14那一側(cè)。在聲波傳播介質(zhì)23和檢查對(duì)象14之間提供用 于超聲波的聲學(xué)匹配的耦合劑24。將液體，例如水，用作聲波傳播 介質(zhì)23的時(shí)候，不需要耦合劑。此外，當(dāng)聲波傳播介質(zhì)23具有盒子的形狀的時(shí)候，按照接合區(qū) 域15的大小形成這個(gè)盒子的開(kāi)口的區(qū)域，這個(gè)開(kāi)口區(qū)域是檢查對(duì)象 14的檢查區(qū)域(目標(biāo)區(qū)域)，聲波傳播介質(zhì)23的高度由壓電振動(dòng)器 20產(chǎn)生的超聲波的振動(dòng)角(擴(kuò)展角)決定。作為檢查對(duì)象14，考慮例如用點(diǎn)焊接合在一起的兩個(gè)板狀結(jié)構(gòu) 14a和14b，要利用超聲波通過(guò)三維超聲檢査設(shè)備10以無(wú)損方式對(duì)結(jié) 構(gòu)14a和14b的點(diǎn)焊區(qū)域進(jìn)行內(nèi)部檢査。作為檢查對(duì)象14，可以使 用通過(guò)將它們疊放起來(lái)焊接的三個(gè)或多個(gè)板狀結(jié)構(gòu)的對(duì)象。檢査對(duì)象 14可以是金屬材料或樹(shù)脂材料。通過(guò)疊放和點(diǎn)焊接合兩個(gè)板狀結(jié)構(gòu)14a和14b的時(shí)候，通過(guò)焊接 電極在板狀結(jié)構(gòu)14的接合區(qū)域的外表面上形成凹陷部分(concave portion) 25成為凹痕部分(dentportion)。這樣，接合區(qū)域15的厚度 T小于接合區(qū)域15周?chē)姆墙雍蠀^(qū)域26的厚度，差別為凹陷部分25 的形成量。在圖1中，標(biāo)號(hào)27表示接合區(qū)域25的熔化-固化部分，標(biāo)號(hào)28 表示接合區(qū)域15中存在的焊接缺陷，比如砂眼。與此同時(shí)，為了通過(guò)激勵(lì)壓電振動(dòng)器20的壓電基片來(lái)產(chǎn)生超聲 波，用于提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)給超聲換能器11的信號(hào)生成單元12產(chǎn)生脈沖 式或連續(xù)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。對(duì)于所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，選擇要由驅(qū)動(dòng)元件選 擇單元13驅(qū)動(dòng)的壓電振動(dòng)器20mn，并且在需要的時(shí)刻將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提 供給被選中的壓電振動(dòng)器20mn。由于驅(qū)動(dòng)元件選擇單元13順序地選 擇要在需要的時(shí)刻驅(qū)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)壓電振動(dòng)器20，因此，將來(lái)自 信號(hào)生成單元12的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給被選中的壓電振動(dòng)器20的時(shí)候，而產(chǎn)生具有所需頻率的超聲波U。超聲換能器11的壓電振動(dòng)器20mn順序產(chǎn)生的超聲波經(jīng)過(guò)聲波 傳播介質(zhì)23，通過(guò)耦合劑24進(jìn)入檢查對(duì)象14，到達(dá)檢查對(duì)象14的 檢查區(qū)域15 (非接合區(qū)域26、熔化-固化部分27、砂眼這樣的焊接缺 陷部分28和底29)，并且在邊界層反射。從檢查對(duì)象14的底9、非接合區(qū)域26、熔化-固化部分27、象砂 眼這樣的焊接缺陷部分28的邊界層反射回來(lái)的回波通過(guò)聲波傳播介 質(zhì)23從檢査對(duì)象14輸入用于超聲檢査的傳感裝置100。在用于超聲 檢查的傳感裝置100里，將每個(gè)反射回波以不同的時(shí)間滯后輸入用作 矩陣傳感器的超聲換能器11的壓電振動(dòng)器20。輸入壓電振動(dòng)器20 的反射回波被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸入信號(hào)檢測(cè)電路16，在信號(hào)檢測(cè)電 路16中檢測(cè)對(duì)應(yīng)的壓電振動(dòng)器20的每個(gè)反射回波電信號(hào)。在三維超聲檢查設(shè)備10中，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給超聲換能器11的 壓電振動(dòng)器20中，驅(qū)動(dòng)元件選擇單元13選擇的壓電振動(dòng)器20mn的 時(shí)候，壓電振動(dòng)器20mn產(chǎn)生超聲波U。通過(guò)聲波傳播介質(zhì)23和耦 合劑24 (如果需要)將超聲波U輻射到檢查區(qū)域，這個(gè)檢査區(qū)域是 檢查對(duì)象14的接合區(qū)域15。輻射到檢査對(duì)象14的檢查區(qū)域15的超 聲波U的一些部分從檢查區(qū)域15的密度邊界層反射，并被反射成為 回波。通過(guò)耦合劑24和聲波傳播介質(zhì)23，具有不同時(shí)間滯后的反射 回波被矩陣傳感器(超聲換能器ll)的壓電振動(dòng)器20收到，作為通 過(guò)壓電振動(dòng)器20進(jìn)行的壓電轉(zhuǎn)換獲得的與反射回波對(duì)應(yīng)的電信號(hào)發(fā) 送給信號(hào)檢測(cè)電路16，并且進(jìn)行檢測(cè)。在超聲換能器11中，由于在需要的時(shí)刻壓電振動(dòng)器20mn被驅(qū) 動(dòng)信號(hào)選擇單元13順序提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)順序驅(qū)動(dòng)，因此二維方式的 矩陣傳感器11收到壓電振動(dòng)器20mn產(chǎn)生的超聲波的反射回波。m 行和n列壓電振動(dòng)器20mn，例如100個(gè)(10X 10)壓電振動(dòng)器20mn， 布置成一個(gè)矩陣的時(shí)候，如果通過(guò)驅(qū)動(dòng)元件選擇單元13將驅(qū)動(dòng)信號(hào) 順序地提供給壓電振動(dòng)器20mn，超聲換能器11被配置成使壓電振動(dòng) 器20mn在將驅(qū)動(dòng)信號(hào)順序提供給壓電振動(dòng)器20mn的時(shí)刻順序產(chǎn)生 超聲波U，壓電振動(dòng)器20mn順序產(chǎn)生的超聲波的反射回波被矩陣傳感器ll順序收到，并且每次收到反射回波的時(shí)候，將與反射回波對(duì)應(yīng)的電信號(hào)發(fā)送給信號(hào)檢測(cè)電路16，其中的反射回波是收到的信號(hào)。 因此，在信號(hào)檢測(cè)電路16中，通過(guò)超聲換能器11的工作，布置 成矩陣的各個(gè)壓電振動(dòng)器20mn所產(chǎn)生的超聲波的反射回波被二維方 式的矩陣傳感器11收到。矩陣傳感器11接收與各個(gè)壓電振動(dòng)器20mn 產(chǎn)生的超聲波相對(duì)應(yīng)的反射回波，將與收到的反射回波對(duì)應(yīng)的電信號(hào) 發(fā)送給信號(hào)檢測(cè)電路16，并且通過(guò)信號(hào)檢測(cè)電路16發(fā)送給信號(hào)處理 單元17。信號(hào)檢測(cè)電路16具有檢測(cè)矩陣傳感器11產(chǎn)生的與反射回波相對(duì) 應(yīng)的電信號(hào)的功能。在被檢測(cè)的信號(hào)中，將檢查所需要的多個(gè)信號(hào)的 每一個(gè)提供給信號(hào)處理單元17中的放大器31a、 31b、……、31i之放大器31a、 31b、……、31i具有放大與反射回波對(duì)應(yīng)的所提供 的電信號(hào)，并且將放大后的電信號(hào)分別提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器32a、 32b、……、32i的功能。模數(shù)轉(zhuǎn)換器32a、 32b、……、32i具有將提 供的電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且將轉(zhuǎn)換過(guò)的電信號(hào)分別提供給并行處 理器33a、 33b、……、33i的功能。信號(hào)處理單元17中的并行處理器33具有將模數(shù)轉(zhuǎn)換器32a、 32b、……、32i提供的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行快速算術(shù)處理，并且確定從 劃分成檢查區(qū)域(成像區(qū)域)的網(wǎng)格元素反射的強(qiáng)度的功能。確定出 來(lái)的反射強(qiáng)度由三維圖像生成單元34合并成三維成像信息(數(shù)據(jù))， 發(fā)送給顯示處理裝置18。顯示處理裝置18具有以下功能在中間部 分?jǐn)?shù)據(jù)處理單元35和底部數(shù)據(jù)處理單元36中，將所提供的三維成像 數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的同時(shí)，在確定單元37中確定檢查對(duì)象14的檢査 區(qū)域(測(cè)量區(qū)域)15的可接受程度，并且在顯示單元38上顯示確定 出來(lái)的可接受程度結(jié)果和三維圖像生成單元34提供的三維超聲圖像 作為超聲測(cè)試圖像。圖1所示，上面提到的三維超聲檢查設(shè)備10的信號(hào)處理單元17 按照?qǐng)D2所示方式配置。信號(hào)處理單元17中包括的并行處理器33具有內(nèi)部存儲(chǔ)器40a、40b、……、40i和相應(yīng)的算術(shù)電路41a、 41b、 ......、 41i。三維圖像生成單元34具有圖像合并處理單元44、邊界提取處理單元45、形狀 數(shù)據(jù)記憶單元46和表格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元47，其中的三維圖像生成單元 34是一個(gè)合并的處理器。內(nèi)部存儲(chǔ)器40a、 40b、……、40i分別具有以下功能暫時(shí)保存 從模數(shù)轉(zhuǎn)換器32a、 32b、……、32i提供的模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，以及 表格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元47獲得的傳播時(shí)間數(shù)據(jù)。算術(shù)電路41a、41b、……、 41i具有以下功能確定來(lái)自成像區(qū)域(檢查區(qū)域)的網(wǎng)格元素的反 射強(qiáng)度，并且讓每個(gè)網(wǎng)格元素與反射強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。將與網(wǎng)格元素相對(duì) 應(yīng)的反射強(qiáng)度提供給三維圖像生成單元(合并處理器)34的圖像合 并處理單元44。圖像合并處理單元44具有通過(guò)添加所提供的檢査區(qū)域每個(gè)網(wǎng)格 元素的反射強(qiáng)度，產(chǎn)生三維成像數(shù)據(jù)的功能。將產(chǎn)生的三維(3D) 成像數(shù)據(jù)提供給顯示處理裝置18。與此同時(shí)，邊界提取處理單元45具有從圖像合并處理單元44輸 出的結(jié)果提取檢査對(duì)象14內(nèi)存在的邊界的功能。將關(guān)于所提取的邊 界的信息發(fā)送給表格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元47。形狀數(shù)據(jù)記憶單元46具有事先記住關(guān)于檢査對(duì)象14的表面形狀 和邊界層結(jié)構(gòu)的信息的功能。如果需要，將記住的信息發(fā)送給表格數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)單元47。表格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元47具有通過(guò)將超聲波傳播時(shí)間列表，事先儲(chǔ) 存矩陣傳感器11的每一個(gè)壓電振動(dòng)器20mn之間的超聲波傳播時(shí)間 (或者可以使用等效距離)的功能。如果需要，將儲(chǔ)存的超聲波傳播 時(shí)間的一部分或全部傳遞給并行處理器33的內(nèi)部存儲(chǔ)器40a、 40b、……、40i。此外，還可以利用邊界提取處理單元45提供的關(guān)于檢查對(duì)象14 中被提取的邊界的信息，以及關(guān)于檢查對(duì)象14的表面形狀或?qū)咏Y(jié)構(gòu) 的信息，將表格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元47中儲(chǔ)存的超聲波傳播時(shí)間復(fù)位。通過(guò)這種方式，信號(hào)處理單元17中的并行處理器33和三維(3D) 圖像生成單元34具有通過(guò)處理從模數(shù)轉(zhuǎn)換器32a、 32b、……、32i提供的數(shù)字信號(hào)來(lái)產(chǎn)生三維成像數(shù)據(jù)I用于觀看接合區(qū)域15的狀態(tài) 的功能。通過(guò)讓信號(hào)檢測(cè)電路46檢測(cè)到的，對(duì)應(yīng)于反射回波的，每 一個(gè)都與檢査對(duì)象14內(nèi)設(shè)置的三維成像區(qū)域的網(wǎng)格元素之一相對(duì)應(yīng) 的電信號(hào)，利用打開(kāi)-合成處理來(lái)產(chǎn)生三維成像數(shù)據(jù)。三維圖像生成單元34通過(guò)以下方式產(chǎn)生三面(二維)圖像從 三個(gè)方向去看三維成像數(shù)據(jù)I，這三個(gè)方向是從超聲換能器11看過(guò)去 的正向(X-Y平面)，以及與正向垂直，同時(shí)互相垂直的兩個(gè)方向(Y-Z 平面)和(Z-X平面)，同時(shí)在三個(gè)方向上將三維成像數(shù)據(jù)I的觀看 方向上重疊的成像數(shù)據(jù)的最大數(shù)值投影到平面上。將三維圖像生成單 元34產(chǎn)生的三維成像數(shù)據(jù)I輸出給顯示處理裝置18。通過(guò)從三維成像數(shù)據(jù)I的強(qiáng)度分布，提取兩個(gè)板狀結(jié)構(gòu)14a和14b 的接合區(qū)域15附近中間層區(qū)域的透射正面圖像，顯示處理裝置18的 中間部分?jǐn)?shù)據(jù)處理單元35檢測(cè)接合區(qū)域15的狀態(tài)。通過(guò)從三維成像 數(shù)據(jù)I的強(qiáng)度分布提取底部29的透射正面圖像，底部數(shù)據(jù)處理單元 36提取熔化-固化部分27的大小。此外，確定單元37將通過(guò)中間部 分?jǐn)?shù)據(jù)處理單元35和底部數(shù)據(jù)處理單元36獲得的結(jié)果進(jìn)行比較，并 且進(jìn)行確定。顯示單元38顯示中間部分?jǐn)?shù)據(jù)處理單元35、底部數(shù)據(jù) 處理單元36和確定單元37獲得的對(duì)應(yīng)比較和確定結(jié)果，以及來(lái)自三 維圖像生成單元34的三維成像數(shù)據(jù)I。下一步將參考圖3描述三維超聲檢査設(shè)備10的顯示處理裝置18 的功能。顯示處理裝置18的中間部分?jǐn)?shù)據(jù)處理單元35包括中間檢測(cè)單元 50和中心位置/接合區(qū)域測(cè)量單元51。中間檢測(cè)單元50從信號(hào)處理 單元17產(chǎn)生的三維成像數(shù)據(jù)I提取中間接合區(qū)域15的三維成像數(shù)據(jù)， 產(chǎn)生中間接合面的透射平面圖像，并且測(cè)量板狀結(jié)構(gòu)14a的板厚t。 更進(jìn)一步，從中間檢測(cè)單元50產(chǎn)生的中間接合區(qū)域的透射平面圖像， 中心位置/接合區(qū)域測(cè)量單元51測(cè)量中間接合區(qū)域的中心位置，接合 區(qū)域15的大小和位置，以及砂眼這種焊接缺陷的大小和位置。與此同時(shí)，顯示處理裝置18的底部數(shù)據(jù)處理單元36包括底檢測(cè) 單元53和熔化-固化部分檢測(cè)單元54。底檢測(cè)單元53從信號(hào)處理單元17產(chǎn)生的三維成像數(shù)據(jù)I產(chǎn)生檢查對(duì)象14的底29的透射平面圖 像，并且測(cè)量接合區(qū)域15的厚度T。此外，熔化-固化部分檢測(cè)單元 54從底檢測(cè)單元53產(chǎn)生的底29的透射平面圖像，以及從中心位置/ 接合區(qū)域測(cè)量單元51得到的中間接合區(qū)域15的中心位置，測(cè)量熔化 -固化單元27的大小和位置。更進(jìn)一步，顯示處理裝置18的確定單元37通過(guò)以下步驟來(lái)進(jìn)行 可接受程度確定從接合自中間檢測(cè)單元50的板狀結(jié)構(gòu)14a的板厚 t計(jì)算熔化-固化單元27的最小需要大??；設(shè)置熔化-固化單元27的 大小的計(jì)算出來(lái)的可接受標(biāo)準(zhǔn)；以及將從熔化-固化部分檢測(cè)單元54 得到的熔化-固化單元27的大小和位置與所設(shè)置的那些可接受標(biāo)準(zhǔn)值 進(jìn)行比較。確定標(biāo)準(zhǔn)可以基于合適狀態(tài)的超聲測(cè)試圖像，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù) 中儲(chǔ)存的可接受程度確定的模式圖像來(lái)加以定義。事先在確定單元 37的數(shù)據(jù)庫(kù)中記住可接受程度確定的模式圖像，并將其保存起來(lái)。顯示單元38顯示中心位置/接合區(qū)域測(cè)量單元51里使用的中間 接合面的透射平面圖像，中間接合區(qū)域的中心位置以及從透射平面圖 像測(cè)量得到的接合區(qū)域15的大小和位置，砂眼這樣的焊接缺陷單元 28的大小和位置，烙化-固化部分檢測(cè)單元54中使用的底的透射平面 圖像，以及熔化-固化單元測(cè)量出來(lái)的大小和位置與可接受程度標(biāo)準(zhǔn) 值和可接受程度確定。圖4說(shuō)明三維超聲檢查設(shè)備10的顯示處理裝置18的中間檢測(cè)單 元50的功能。顯示處理裝置18的中間檢測(cè)單元50有一個(gè)表面/中間位置檢測(cè) 單元50c，用于檢測(cè)檢查對(duì)象的表面和中間位置；板厚測(cè)量單元50b， 用于測(cè)量板狀結(jié)構(gòu)14a的板厚t;以及中間位置平面圖像生成單元 50c，用于形成中間層區(qū)域的平面圖像。在信號(hào)處理單元17產(chǎn)生的三維成像數(shù)據(jù)I中，與正面垂直的側(cè) 面的成像數(shù)據(jù)包括具有接合區(qū)域15的多個(gè)板狀檢查對(duì)象在厚度方向 上的信息。通過(guò)利用在板狀對(duì)象不接合的非接合區(qū)域里，從矩陣傳感 器11看過(guò)去，來(lái)自第一平板的底的反射強(qiáng)度高這一事實(shí)，表面中間 位置檢測(cè)單元50a確定板狀結(jié)構(gòu)(平板)14a的底，它是接合區(qū)域15的中間層位置(厚度方向)。板厚測(cè)量單元50b從表面/中間位置檢測(cè)單元50a中確定的第一 平板的底位置(厚度方向)測(cè)量第一平板的厚度t。中間檢測(cè)單元50的表面/中間位置檢測(cè)單元50c從信號(hào)處理單元 17中產(chǎn)生的三維成像數(shù)據(jù)I只提取中間層區(qū)域正向上的成像數(shù)據(jù)。由 于在中間層區(qū)域里存在具有高反射強(qiáng)度的非接合區(qū)域26和具有低反 射強(qiáng)度的接合區(qū)域15，因此非接合區(qū)域26和接合區(qū)域15之間的邊 界清晰地呈現(xiàn)為接合區(qū)域輪廓的形狀。此外，接合區(qū)域15內(nèi)熔化-固化部分27里產(chǎn)生的象砂眼這種焊接缺陷單元28，也出現(xiàn)在中間層 部分正向中的成像數(shù)據(jù)里。圖5說(shuō)明三維超聲檢查設(shè)備10的顯示處理裝置18的中心位置/ 接合區(qū)域測(cè)量單元51的功能。接合區(qū)域輪廓確定單元51a識(shí)別接合區(qū)域輪廓的形狀的大小和 位置作為成像數(shù)據(jù)，這個(gè)輪廓只出現(xiàn)在中間層的正向的成像數(shù)據(jù)里， 是在中間檢測(cè)單元50里提取出來(lái)的，作為反射強(qiáng)度之間的差。與此 同時(shí)，也將接合區(qū)域15內(nèi)，熔化-固化單元27中產(chǎn)生的砂眼28的形 狀、大小和位置識(shí)別為成像數(shù)據(jù)。中心位置確定單元51b從接合區(qū)域輪廓確定單元51a識(shí)別出來(lái)的 接合區(qū)域15的輪廓數(shù)據(jù)計(jì)算接合區(qū)域15的中心位置。接合區(qū)域測(cè)量單元51c從接合區(qū)域輪廓確定單元51a識(shí)別出來(lái)的 接合區(qū)域15的輪廓數(shù)據(jù)測(cè)量接合區(qū)域輪廓的形狀的大小和位置。另 外，由于在接合區(qū)域15內(nèi)的熔化-固化部分27和砂眼這樣的焊接缺 陷部分28之間存在反射強(qiáng)度差別，因此利用這個(gè)差別將熔化-固化部 分27和焊接缺陷部分28區(qū)分開(kāi)來(lái)。圖6說(shuō)明三維超聲檢查設(shè)備10的顯示處理裝置18的底檢測(cè)單元 53的功能。表面顯示裝置18的底檢測(cè)單元53具有凹痕部分/底位置檢測(cè)單 元53a，用于檢測(cè)檢査對(duì)象14的凹陷部分(凹痕部分)和底29;接 合區(qū)域厚度測(cè)量單元53b，用于檢測(cè)接合區(qū)域15的厚度T;以及底位 置平面圖像生成單元53c。在信號(hào)處理單元17產(chǎn)生的三維成像數(shù)據(jù)I中，與正面垂直的側(cè) 面上的成像數(shù)據(jù)包括具有接合區(qū)域15的多個(gè)板狀檢查對(duì)象14的厚度 方向上的信息。凹痕部分/底位置檢測(cè)單元53a從最厚部分的反射位 置確定多個(gè)板狀檢查對(duì)象14整個(gè)的底位置。接合區(qū)域厚度測(cè)量單元53b從凹痕部分/底位置檢測(cè)單元53a確 定出來(lái)的檢查對(duì)象14的底位置(厚度方向)，測(cè)量檢查對(duì)象14的厚 度T。底位置平面圖像生成單元53c只從信號(hào)處理單元17產(chǎn)生的三維 成像數(shù)據(jù)I產(chǎn)生底區(qū)域的正向上的成像數(shù)據(jù)。底區(qū)域成像數(shù)據(jù)包括焊 接缺陷區(qū)域28的信息，比如接合區(qū)域15中的熔化-固化部分27的信 息。但是，不需要任何行動(dòng)，并且雖然接合區(qū)域15和砂眼能夠從它 們的反射強(qiáng)度的差別區(qū)分出來(lái)，但是對(duì)于熔化-固化部分27中的砂眼 來(lái)說(shuō)因?yàn)樗鼈兊姆瓷鋸?qiáng)度之間的差別很小，因此不能區(qū)分接合區(qū)域 15和熔化-固化部分27。圖7說(shuō)明三維超聲檢查設(shè)備10的顯示處理裝置18的熔化-固化 部分檢測(cè)單元54的功能。顯示處理裝置18的熔化-固化部分檢測(cè)單元54包括強(qiáng)度分布 生成單元54a，用于產(chǎn)生檢查對(duì)象14的底位置的超聲波強(qiáng)度分布圖 像；平滑處理單元54b，用于將超聲波強(qiáng)度分布圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處 理； 一次差分(一次微分)處理單元54c，用于將進(jìn)行了平滑處理的 接合區(qū)域15的底位置透射平面圖像進(jìn)行(一次)差分處理；二次差 分(二次微分)處理單元54d，用于將經(jīng)過(guò)了差分處理的接合區(qū)域15 的底位置透射平面圖像進(jìn)行差分處理(二次差分處理，或者二次微分 處理)；熔化-固化部分指定單元54e,用于指定接合區(qū)域15的熔化-固化部分27;熔化固化部分指定單元54e，用于指定熔化-固化部分 27，以測(cè)量熔化-固化部分27的大小和位置；以及熔化-固化部分測(cè) 量單元54f，用于測(cè)量熔化-固化部分27的大小和位置。熔化-固化部分檢測(cè)單元54的強(qiáng)度分布生成單元54a從底檢測(cè)單 元53產(chǎn)生的底位置透射平面圖像以及從中心位置/接合區(qū)域測(cè)量單元 51得到的接合區(qū)域15的中心位置，產(chǎn)生底位置的超聲波強(qiáng)度分布圖像，包括接合區(qū)域15的中心位置信息。熔化-固化部分檢測(cè)單元54的平滑處理單元54b將超聲波強(qiáng)度分 布圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，以便去除強(qiáng)度分布生成單元54a產(chǎn)生的超 聲波強(qiáng)度分布圖像數(shù)據(jù)中包括的噪聲。經(jīng)過(guò)平滑處理部分單元54b進(jìn)行了平滑處理的底區(qū)域成像數(shù)據(jù) 包括焊接缺陷區(qū)域28的信息，比如關(guān)于接合區(qū)域15中的熔化-焊接 部分27和熔化-焊接部分27中的砂眼的信息。雖然沒(méi)有任何測(cè)量就 能夠從接合區(qū)域15和砂眼區(qū)域28的反射強(qiáng)度之差確定它們之間的邊 界，但是因?yàn)榻雍蠀^(qū)域15和熔化-焊接部分27反射強(qiáng)度的差別很小， 因此無(wú)法確定它們之間的邊界。但是，如圖8所示，在從接合區(qū)域15的外側(cè)向中心位置看過(guò)去 的方向上，接合區(qū)域內(nèi)接合區(qū)域15和熔化-固化部分27之間的邊界 呈現(xiàn)為底位置透射平面圖像的反射回波強(qiáng)度的拐點(diǎn)P，該圖像經(jīng)過(guò)了 平滑處理單元54b的平滑處理。因此，在一次差分(一次微分)處理 單元54c中，將經(jīng)過(guò)了平滑處理單元54b的平滑處理的接合區(qū)域15 的底位置透射平面圖像，在從外側(cè)到中心位置的方向上進(jìn)行一次差分 (一次微分)處理，并且類(lèi)似地在二次差分(二次微分)處理單元 54d中將接合區(qū)域15的底位置透射平面圖像進(jìn)行二次差分(二次微 分)處理的時(shí)候，能夠獲得底位置透射平面圖像的拐點(diǎn)P的成像數(shù)據(jù)。熔化-固化部分指定單元54e從底位置透射平面圖像的拐點(diǎn)P的 成像數(shù)據(jù)找出熔化-固化部分27，它是點(diǎn)焊中叫做熔核的一個(gè)區(qū)域， 其中的底位置透射平面圖像是在二次差分(二次微分)處理單元54d 中獲得的。雖然拐點(diǎn)P的成像數(shù)據(jù)是說(shuō)明熔化-固化部分27的輪廓的 連續(xù)曲線，但是實(shí)際上，有時(shí)只能獲得不連續(xù)的曲線數(shù)據(jù)。只能獲得 不連續(xù)的曲線數(shù)據(jù)的時(shí)候，利用從強(qiáng)度分布生成單元54a里中心位置 /接合區(qū)域測(cè)量單元51得到的接合區(qū)域15的中心位置數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì) 算，能夠從不連續(xù)的曲線數(shù)據(jù)和中心位置數(shù)據(jù)獲得說(shuō)明熔化-固化部 分27的輪廓的連續(xù)曲線。熔化-固化部分測(cè)量單元54f從熔化-固化部分指定單元54e獲得 的熔化-固化部分27的輪廓數(shù)據(jù)識(shí)別熔化-固化部分27的形狀大小和位置，作為圖像數(shù)據(jù)。在熔化-固化部分27的外圍形成的熱影響層的 固相接合區(qū)域(熔核)可以通過(guò)分析接合區(qū)域15和熔化-固化部分27， 通過(guò)算術(shù)處理來(lái)獲得。圖9說(shuō)明三維超聲檢查設(shè)備10中顯示處理裝置18里確定單元 37的功能。顯示處理裝置18的確定單元37包括接受標(biāo)準(zhǔn)生成單元37a和可 接受程度確定單元37b。確定單元37的接受標(biāo)準(zhǔn)生成單元37a從中心位置/接合區(qū)域測(cè)量 單元51獲得的板厚t計(jì)算熔化-固化部分27所需要的最小尺寸。可接受程度確定單元37b通過(guò)比較熔化-固化部分27所需要的最 小尺寸的大小與熔化-固化部分檢測(cè)單元54獲得的熔化-固化部分27 的大小，確定可接受程度，導(dǎo)致自動(dòng)檢驗(yàn)。下面將描述三維超聲檢査設(shè)備10的工作過(guò)程。為了利用三維超聲檢查設(shè)備10獲得接合區(qū)域15的超聲測(cè)試圖 像，激活是矩陣傳感器的超聲換能器ll，其中的接合區(qū)域15是檢査 對(duì)象的檢查區(qū)域(目標(biāo)區(qū)域)。超聲換能器11 一次一個(gè)或多個(gè)脈沖，并且在所需要的時(shí)刻，利 用驅(qū)動(dòng)元件選擇單元13，順序地將信號(hào)生成單元12產(chǎn)生的脈沖的或 連續(xù)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加在矩陣壓電振動(dòng)器20上。當(dāng)壓電振動(dòng)器20被驅(qū) 動(dòng)元件選擇單元13選中，并且驅(qū)動(dòng)信號(hào)(電信號(hào))選擇壓電振動(dòng)器 20mn的時(shí)候，被選擇的壓電振動(dòng)器20mn進(jìn)行壓電變換，產(chǎn)生具有所需頻率的超聲波。壓電振動(dòng)器20mn產(chǎn)生的超聲波U通過(guò)具有所需擴(kuò)展的聲波傳播 液體介質(zhì)23進(jìn)入檢查對(duì)象14的檢査區(qū)域(接合區(qū)域)15。進(jìn)入檢査 對(duì)象14的檢查區(qū)域15的超聲波U順序地到達(dá)對(duì)象14里面具有不同 密度的邊界層，并且在平面內(nèi)輻射。在對(duì)象14內(nèi)平面(二維)輻射 的超聲波的一部分在邊界層反射，反射波作為反射回波通過(guò)聲波傳播 液體介質(zhì)23進(jìn)入矩陣傳感器11，并且進(jìn)入壓電振動(dòng)器20。反射回波進(jìn)入的壓電振動(dòng)器20充當(dāng)壓電換能元件，并且根據(jù)反 射回波的幅度將電信號(hào)輸出給信號(hào)檢測(cè)電路16。由于將大量的壓電振動(dòng)器20rnn提供給構(gòu)成矩陣傳感器11的超聲換能器11，因此壓電 振動(dòng)器20rnn順序產(chǎn)生的具有不同振動(dòng)位置，在對(duì)象14的接合區(qū)域 (檢查區(qū)域)順序反射的超聲波，進(jìn)入矩陣傳感器11作為反射回波， 并且作為反射回波的電信號(hào)，從矩陣傳感器11的壓電振動(dòng)器20順序 地發(fā)送給信號(hào)檢測(cè)電路16。在這以后，發(fā)送給信號(hào)檢測(cè)電路16的反射回波的電信號(hào)進(jìn)入信 號(hào)處理單元17，在信號(hào)處理單元17中將反射回波的電信號(hào)進(jìn)行信號(hào) 處理，并且由并行處理器33產(chǎn)生接合區(qū)域15的三維成像數(shù)據(jù)，這個(gè) 接合區(qū)域15是檢查對(duì)象和三維圖像生成單元34的檢查區(qū)域。在這個(gè)時(shí)候，由于信號(hào)處理單元17配備了并行處理器33，并且 由并行處理器33對(duì)輸入信號(hào)處理單元17的反射回波的電信號(hào)進(jìn)行并 行算術(shù)處理，因此能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速算術(shù)處理。通過(guò)從三個(gè)方向去看三維成像數(shù)據(jù)，并且通過(guò)將在看過(guò)去的方向 上重疊的三維成像數(shù)據(jù)三個(gè)方向每一個(gè)方向上的成像數(shù)據(jù)的最大值 數(shù)據(jù)投影到平面上，三維圖像生成單元34產(chǎn)生三面圖像，這三個(gè)方 向是從超聲換能器11看過(guò)去的正向，以及與正向垂直，并且互相垂 直的兩個(gè)方向。由于與正向垂直的側(cè)面的成像數(shù)據(jù)包括具有接合區(qū)域15的多個(gè) 板狀檢查對(duì)象14的厚度方向上的大量信息，并且從換能器11看過(guò)去 來(lái)自第一板狀結(jié)構(gòu)14a的底的反射強(qiáng)度在板狀對(duì)象不接合在一起的 非接合區(qū)域里很高，因此能夠確定板狀結(jié)構(gòu)14a的底位置。與此同時(shí)， 由于在多個(gè)板狀對(duì)象14接合在一起的區(qū)域中，超聲波的透射率很高， 因此能夠確定作為具有最高反射強(qiáng)度的區(qū)域的多個(gè)板狀對(duì)象14的底 單元29的位置。提取非接合區(qū)域26的底成像數(shù)據(jù)的時(shí)候，由于接合區(qū)域15和非 接合區(qū)域26之間反射強(qiáng)度之差很大，因此接合區(qū)域15和非接合區(qū)域 26之間的邊界清楚地呈現(xiàn)為接合區(qū)域輪廓的形狀，其中的非接合區(qū) 域26的底成像數(shù)據(jù)只是在中間層部分的正向上的成像數(shù)據(jù)。從這個(gè) 接合區(qū)域輪廓數(shù)據(jù)，能夠確定多個(gè)板狀檢查對(duì)象14的中間層部分里 接合區(qū)域15的狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)是接合區(qū)域的大小和中心位置。此外，由于在接合區(qū)域15內(nèi)熔化-固化部分27中產(chǎn)生的砂眼一樣的焊接缺 陷部分28也出現(xiàn)在中間層部分正向的成像數(shù)據(jù)中，因此能夠確定焊 接缺陷部分28的大小和位置。從三維成像數(shù)據(jù)提取多個(gè)板狀檢查對(duì)象14的全部的底29的成像 數(shù)據(jù)時(shí)，因?yàn)榻雍蠀^(qū)域15中接合狀態(tài)之間的差別，反射回波的強(qiáng)度 分布，其中的成像數(shù)據(jù)只是底部正向的成像數(shù)據(jù)。雖然接合區(qū)域15的鍵合強(qiáng)度取決于接合區(qū)域15中存在的熔化-固化單元27的大小，但是己經(jīng)知道通過(guò)板狀對(duì)象14的底部29的反 射強(qiáng)度分布的拐點(diǎn)P，能夠確定接合區(qū)域15中產(chǎn)生的僅僅接合區(qū)域 15和熔化-固化部分27之間的邊界。因此，從理論上講，由于通過(guò)將板狀對(duì)象14的底部29的反射強(qiáng) 度分布，在從熔化-固化部分27到中心位置的方向上進(jìn)行兩次差分處 理，計(jì)算出反射強(qiáng)度的拐點(diǎn)27，能夠獲得接合區(qū)域15中瑢化-固化部 分27的輪廓數(shù)據(jù)，因此能夠測(cè)量熔化-固化部分27的大小和位置。但是，實(shí)際上，在一些情況下，只能獲得非連續(xù)輪廓數(shù)據(jù)，在一 些情況下，熔化-固化部分27的大小不能以獲得的連續(xù)部分的特定量 和位置測(cè)量出來(lái)。但是，認(rèn)為接合區(qū)域15的中心和熔化-固化部分27的中心互相 一致。在這種三維超聲波檢查設(shè)備10中，由于接合區(qū)域15的中心位置 是從多個(gè)板狀檢查對(duì)象14的中間層部分里接合區(qū)域15的大小測(cè)量出 來(lái)的，因此，即使熔化-固化部分27的輪廓數(shù)據(jù)是部分不連續(xù)數(shù)據(jù)， 仍然能夠通過(guò)使用中心位置從不連續(xù)輪廓數(shù)據(jù)計(jì)算連續(xù)輪廓數(shù)據(jù)來(lái) 測(cè)量熔化-固化部分27的大小。由于接合區(qū)域15的鍵合強(qiáng)度取決于接合區(qū)域15中存在的熔化-固化部分27的大小，因此多個(gè)板狀接合區(qū)域15所需要的最小鍵合強(qiáng) 度等于熔化-固化部分27所需要的最小大小。與此同時(shí)，由檢査對(duì)象14的板狀結(jié)構(gòu)14a的板厚t定義多個(gè)板 狀接合區(qū)域15所需要的最小鍵合強(qiáng)度，這個(gè)強(qiáng)度是熔化-固化部分27 所需要的最小大小。因此，通過(guò)比較從板狀結(jié)構(gòu)14a的板厚t計(jì)算出來(lái)的熔化-固化部 分27的大小，能夠確定檢査對(duì)象14的多個(gè)接合區(qū)域15是否滿足需 要的最小鍵合強(qiáng)度，它是一個(gè)平板，并且作為檢査對(duì)象14的測(cè)量結(jié) 果獲得的熔化-固化部分27的大小。另外，本發(fā)明的三維超聲波檢查設(shè)備不限于上面描述的實(shí)施例， 還可以考慮其它各種變形。三維超聲波檢査設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中信號(hào) 處理單元17和顯示處理裝置18都包括在所使用的三維超聲波檢查設(shè) 備10中。但是，可以通過(guò)使用獨(dú)立的計(jì)算機(jī)來(lái)提供三維超聲波檢查 設(shè)備。此外，可以通過(guò)將信號(hào)處理單元17的三維圖像生成單元34移 到顯示處理裝置18中來(lái)包括它。計(jì)算機(jī)具有執(zhí)行本實(shí)施例中每一處理的功能，并且可以具有任意 結(jié)構(gòu)，例如由個(gè)人計(jì)算機(jī)這樣的裝置組成的計(jì)算機(jī)設(shè)備，或者多個(gè)計(jì) 算機(jī)設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。此外，計(jì)算機(jī)不限于個(gè)人計(jì)算機(jī)， 可以包括在通信裝置和信息處理裝置中的算術(shù)處理裝置，還可以包括 微型計(jì)算機(jī)，并且它是通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的功能的裝置和設(shè)備的通 用術(shù)語(yǔ)。此外，顯示處理裝置18的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以用軟件提供。軟件可以 是計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器介質(zhì)中的存儲(chǔ)器，例如軟盤(pán)，也可以是網(wǎng)絡(luò)上傳 遞的類(lèi)型，比如在LAN或互聯(lián)網(wǎng)上傳遞的類(lèi)型，作為軟件(程序) 單體。在這種情況下，通過(guò)讀出存儲(chǔ)器介質(zhì)中記住的軟件(程序)， 并且通過(guò)從LAN或互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)地方(服務(wù)器)下載這一軟件(程 序)，安裝在硬盤(pán)上，就能夠在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。換句話說(shuō)，對(duì)于本發(fā)明中的軟件(程序)，不限于獨(dú)立于計(jì)算機(jī) 的存儲(chǔ)器介質(zhì)中記住的那些，可以包括通過(guò)傳送介質(zhì)，例如LAN或 者互聯(lián)網(wǎng)，分發(fā)的類(lèi)型。另夕卜，對(duì)于程序，如果在存儲(chǔ)器、軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)(CD-ROM、 CD-R、 DVD等等)、磁光盤(pán)(MO等等)，以及計(jì)算機(jī)可讀方式的半 導(dǎo)體存儲(chǔ)器這樣的存儲(chǔ)器介質(zhì)里記住，那么它的語(yǔ)言格式和存儲(chǔ)器格 式可以是自由的。此外，基于計(jì)算機(jī)中安裝的程序的指令，用于實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的每一處理的一部分可以用MW (中間件)等等實(shí)現(xiàn)，比如用OS (操作 系統(tǒng))、數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)。此外，對(duì)于存儲(chǔ)器介質(zhì)，不限于獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的介質(zhì)，可以包括 下載并記住或者臨時(shí)記住了 LAN或者互聯(lián)網(wǎng)等等發(fā)送的程序的存儲(chǔ) 器介質(zhì)。此外，存儲(chǔ)器介質(zhì)不限于一個(gè)，并且如果本實(shí)施例中的處理 是使用多個(gè)介質(zhì)進(jìn)行的，那么也可以將介質(zhì)包括在本實(shí)施例中的存儲(chǔ) 器介質(zhì)里，介質(zhì)的結(jié)構(gòu)可以采用任意結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種三維超聲波檢査設(shè)備10，能夠提供一種三維超聲波檢 查設(shè)備，它允許提高通過(guò)超聲波進(jìn)行的內(nèi)部檢査的準(zhǔn)確度，并且自動(dòng) 檢驗(yàn)這一檢查。與此同時(shí)，如同在這之前提到過(guò)的一樣，本發(fā)明提供一種傳感裝 置，用于根據(jù)具有上面提到的結(jié)構(gòu)和行動(dòng)，并且如圖3所示的三維超 聲波檢查設(shè)備，進(jìn)行超聲檢查。在這以后，參考圖10到14，將描述 其實(shí)施方案。另外，在以下描述中，將同樣或相似的標(biāo)號(hào)添加到與參 考圖1到9所提到的那些相對(duì)應(yīng)的三維超聲波檢査設(shè)備的部件和元件 上去。首先參考圖IO描述上面提到的三維超聲波檢查設(shè)備10中使用的 用于超聲檢査的傳感裝置的第一實(shí)施例。第一實(shí)施例中用于超聲檢査的傳感裝置IOO包括超聲傳感器11， 其中排列和放置了發(fā)射和接收超聲波的大量壓電元件20;以及在發(fā) 射和接收超聲波的表面一側(cè)上提供的，用于保持液體介質(zhì)的匹配靴裝 置21，這個(gè)表面是超聲傳感器11的傳感表面。超聲傳感器11構(gòu)成 圖1到9所代表的實(shí)施例中的換能器，并且其中的超聲傳感器11可 以是矩陣傳感器，其中大量的壓電元件20布置成m行和n列，或者 布置成一個(gè)陣列傳感器，其中多個(gè)壓電元件20布置成一列或十字形 狀。超聲傳感器11被配置成具有這樣的外觀它有圓柱狀的固體或 圓柱狀的空心形狀，并且構(gòu)成匹配靴裝置21用于保持液體介質(zhì)的管 狀附件140通過(guò)螺紋連接連接并合并到超聲換能器11，并且通過(guò)O環(huán)這樣的液密裝置141保持在液密狀態(tài)。在圖10中，雖然示出了一 個(gè)實(shí)例，其中在內(nèi)部超聲傳感器11周?chē)浜瞎軤罡郊?40，但是也 可以使用在超聲傳感器11內(nèi)側(cè)配合的管狀附件MO這樣的結(jié)構(gòu)。提供保持帽143，通過(guò)螺紋連接，它能夠自由地附著到管狀附件 140的尖側(cè)(tip side)上去并能自由地拆卸下來(lái)；并且提供薄膜144， 通過(guò)液密狀態(tài)中的保持帽143覆蓋管狀附件140的尖頭開(kāi)口 。在保持 帽143中，在帽子的頂端形成暴露出薄膜144的開(kāi)口，并且薄膜144 被管狀附件140和保持帽143夾在中間，得到固定和保持。通過(guò)緊固 保持帽143，薄膜144也由保持帽143的緊固操作所緊固，薄膜144 也一起緊固到管狀附件140上。為了將薄膜144附著在液密狀態(tài)的管狀附件140上，讓O環(huán)這 樣的液密裝置145插入管狀附件140和保持帽143之間?？梢钥紤]附 著液密裝置145的位置的各種變形。通過(guò)在上面附著了薄膜144的管 狀附件140中裝載和填充水147作為超聲波傳播液體介質(zhì)來(lái)構(gòu)成匹配 靴裝置21。用橡膠材料或樹(shù)脂材料將匹配靴裝置21的薄膜144制造成軟介 質(zhì)，形成通過(guò)薄膜144的超聲波的波長(zhǎng)入的四分之一或更薄的膜厚 度，例如，在幾個(gè)微米到幾十個(gè)微米的數(shù)量級(jí)上。通過(guò)將薄膜144的 膜厚度設(shè)置成波長(zhǎng)A的四分之一或更薄，例如，幾微米或更薄，能夠 防止因?yàn)橥ㄟ^(guò)薄膜144透射的超聲波的波模式畸變、散射和多次反射 而造成檢測(cè)性能的下降。通過(guò)在液密狀態(tài)中的管狀附件140的一側(cè)和另一側(cè)分別提供超 聲傳感器11和薄膜144，用水填充管狀附件140的內(nèi)側(cè)，構(gòu)成用于 超聲檢查的傳感裝置100。通過(guò)螺紋連接并提供保持帽143壓住薄膜44以便將它保持在管 狀附件140上，并且在管狀附件140填充水147之前，將超聲傳感器 11的超聲波發(fā)射和接收表面以及薄膜144保持互相平行，將管狀附 件140附著在超聲波傳感器11上構(gòu)成用于超聲檢查的傳感裝置100。至于用于超聲檢查的傳感裝置100的組裝程序，通過(guò)螺紋連接將 管狀附件140略微插入超聲傳感器11，然后在超聲傳感器11朝下的情況下將管狀附件140的內(nèi)側(cè)填充水147。下一步，將薄膜144放在管狀附件140上，從而覆蓋管狀附件 140的尖端開(kāi)口，并且將保持帽143蓋在上面，通過(guò)螺紋連接固定在 管狀附件140上。通過(guò)擰緊保持帽143，在液密狀態(tài)下將薄膜144夾 在保持帽143和管狀附件140之間，并緊固在一起。最后在薄膜144被保持帽143夾住的情況下，將管狀附件140擰 到超聲傳感器11中去。通過(guò)擰管狀附件140，管狀附件140中的水 壓上升，因而薄膜144從保持帽143的開(kāi)口 145鼓出。由于鼓出效應(yīng)，即使檢查對(duì)象14的表面形狀不是理想的平面， 存在彎曲表面，比如不平的表面，由于薄膜144能夠跟隨檢查對(duì)象 14的表面形狀，因此薄膜144能夠有效地與檢查對(duì)象14的表面接觸。因此，在用于超聲檢查的傳感裝置100中，通過(guò)在超聲傳感器 11和薄膜144之間填充水147，不需要傳統(tǒng)的匹配靴材料和耦合劑。 即使檢查對(duì)象14的檢査區(qū)域(超聲波進(jìn)入的一部分)的表面不是理 想地平坦的，仍然能夠通過(guò)超聲波進(jìn)行圖像處理。另外，當(dāng)對(duì)象14的檢査區(qū)域的表面上存在不平坦的時(shí)候，可以 在對(duì)象14和匹配靴裝置21的薄膜144之間涂敷具有低揮發(fā)性的凝膠 耦合劑。標(biāo)號(hào)148表示連接到超聲傳感器11的電纜或信號(hào)電纜，它具有 以下功能:將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到超聲傳感器11的每個(gè)壓電元件20上去，并且將超聲傳感器11收到的反射回波的電信號(hào)發(fā)送到信號(hào)檢測(cè)電 路。圖11說(shuō)明三維超聲波檢查設(shè)備配備的用于超聲檢査的傳感裝置 的第二實(shí)施例。在解釋圖11所示用于超聲檢査的傳感裝置100A的時(shí)候，將同 樣的標(biāo)號(hào)添加到與第一實(shí)施例中用于超聲檢查的傳感裝置100里的 那些一樣的組件上去，并且省去了對(duì)它們的描述。第二實(shí)施例所示的用于超聲檢查的傳感裝置IOOA包括超聲傳 感器ll，其中有大量壓電元件20對(duì)準(zhǔn)和排列成矩陣或陣列；柔性的 匹配靴裝置150，將它與用于發(fā)射和接收超聲波的超聲傳感器11的表面一側(cè)緊密接觸；以及傳感器位置調(diào)整裝置151，作為提升裝置， 用于精細(xì)地調(diào)整超聲傳感器11，從而能夠相對(duì)于檢查對(duì)象14自由進(jìn)退。類(lèi)似于圖IO所示的超聲換能器，超聲傳感器11由矩陣傳感器或 陣列傳感器構(gòu)成。在超聲傳感器11的超聲發(fā)射和接收表面上提供的柔性的匹配靴 裝置150是由柔軟的匹配靴部件152構(gòu)成的。在柔軟的匹配靴部件 152的表面上，將低揮發(fā)性的凝膠耦合劑涂敷于這一表面和超聲傳感 器11之間，以及這一表面和檢查對(duì)象14之間。柔軟的匹配靴部件152由軟樹(shù)脂材料形成，例如用硅橡膠和聚苯 乙烯形成。用柔軟的匹配靴部件152構(gòu)成柔性的匹配靴部件150的時(shí) 候，有可能通過(guò)使用螺栓等等直接固定柔軟的匹配靴部件152。在用 于超聲檢查的傳感裝置100A中，通過(guò)在傳感器位置調(diào)整裝置151中 包含是一個(gè)保持工具的柔性匹配靴裝置150，可以將柔性匹配靴裝置 150保持在一個(gè)不能動(dòng)的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下匹配靴的形狀保持恒定。此外，用于讓超聲傳感器11相對(duì)于檢査對(duì)象14進(jìn)退的傳感器位 置調(diào)整裝置151包括保持固定件153，用于從外面保持超聲傳感器11， 還包括長(zhǎng)腳螺栓155，利用螺紋連接通過(guò)套筒部分154連接到保持固 定件153的四個(gè)角附近，并且具有保持和調(diào)整螺栓的功能。給保持固 定件153提供三個(gè)或更多的，例如四個(gè)，長(zhǎng)腳螺栓155。此外，通過(guò)讓螺栓頭156繞螺栓桿線轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向檢査對(duì)象14 按壓長(zhǎng)腳螺栓155，并且讓保持固定件153保持在它的進(jìn)退狀態(tài)，可 以讓保持固定件153相對(duì)于檢查對(duì)象14以一種能夠精細(xì)調(diào)整的方式 進(jìn)退(升降)。通過(guò)將長(zhǎng)腳螺栓155連接到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(沒(méi)有畫(huà)出)，各 自、全面地控制每個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，可以自動(dòng)地控制長(zhǎng)腳螺栓 155。對(duì)于用于超聲檢査的傳感裝置IOOA，通過(guò)繞螺栓桿線轉(zhuǎn)動(dòng)傳感 器位置調(diào)整裝置151的長(zhǎng)腳螺栓155，同時(shí)向?qū)ο?4按壓長(zhǎng)腳螺栓 155，能夠精細(xì)地調(diào)整超聲傳感器11和對(duì)象14之間的平行度和距離 (間隙)，因此能夠調(diào)整檢查對(duì)象14和柔性匹配靴裝置152以及超聲傳感器11和柔性匹配靴裝置152之間的粘合性能和粘合區(qū)域。在柔性匹配靴裝置150中，可以代替硅橡膠這種柔軟匹配靴部件 152，使用在用橡膠或樹(shù)脂做成的薄膜之間填充象水這種液體介質(zhì)的 柔性匹配靴部件。夾在傳感器位置調(diào)整裝置151的三個(gè)或多個(gè)(例如四個(gè))長(zhǎng)腳螺 栓155之間，超聲傳感器ll、對(duì)象14和柔性匹配靴裝置152得到固 定，因此穩(wěn)定地保持在不可移動(dòng)的狀態(tài)，除非受到外力作用。因此， 超聲傳感器11和檢查對(duì)象14之間的位置關(guān)系不變。由于在圖11所示用于超聲檢查的傳感裝置100A里，在超聲傳 感器11的超聲波發(fā)射和接收表面一側(cè)，將柔性匹配靴裝置152用作 柔性匹配靴裝置150,因此即使檢查對(duì)象14的表面不平(相當(dāng)彎曲)， 也能夠讓柔軟的匹配靴裝置152與檢查對(duì)象14穩(wěn)定地緊密接觸，從 而使超聲波U穩(wěn)定和順利地進(jìn)入對(duì)象14，而不會(huì)在柔軟的匹配靴裝 置152和檢查對(duì)象14之間生成空氣層。圖12說(shuō)明用于超聲檢查的傳感裝置的第三實(shí)施例。 與參考上面提到的第一和第二實(shí)施例中用于超聲檢查的傳感裝 置所描述的那些相對(duì)應(yīng)的單元、部件之類(lèi)添加了同樣的標(biāo)號(hào)，因此省 去了對(duì)它們的描述。第三實(shí)施例所示的用于超聲檢查的傳感裝置100B包括超聲傳 感器ll，其中有大量壓電元件20對(duì)準(zhǔn)和排列成矩陣或陣列；匹配靴 裝置，用于蓄積介質(zhì)(保持液體介質(zhì))160，該匹配靴裝置在作為傳 感表面用于發(fā)射和接收超聲波的超聲傳感器11的表面一側(cè)保持水， 其中的水是一種聲波傳播液體介質(zhì)；以及傳感器夾具，該傳感器夾具 配備了水箱161，這個(gè)水箱放置在超聲傳感器11周?chē)?，還有一個(gè)容 器，允許提供水給匹配靴裝置，用于蓄積介質(zhì)160，作為超聲波傳播 液體介質(zhì)。用于蓄積介質(zhì)160的匹配靴裝置包括在超聲傳感器11的傳感表 面(用于發(fā)射和接收超聲波的表面)一側(cè)提供的海綿狀或多孔柔性匹 配靴部件163，匹配靴部件163包括大的蓄積空間，能夠在超聲傳感 器11和檢査對(duì)象14之間蓄積足夠量的水(超聲波傳播液體介質(zhì))。因此，將匹配靴部件163附著在超聲傳感器11上的時(shí)候，匹配 靴部件163從支撐部分鼓出來(lái)一大塊，這個(gè)支撐部分是用于在匹配靴 部件163和水箱161之間連接到所述對(duì)象14的一部分。此外，支撐匹配靴部件163，從而用環(huán)形或套筒形的水箱161包 圍它。是一個(gè)容器的水箱161在其頂部配備了通氣閥164，用于排氣。 水箱161管套一樣或裙子一樣的箱子導(dǎo)套(tank guide)覆蓋海綿狀 或多孔柔性匹配靴部件163周?chē)膫?cè)面。與超聲傳感器11 一起構(gòu)造 水箱161，通過(guò)調(diào)整柔性匹配靴裝置163中包含的水的蓋和通道(over and short)，總是填充水。通過(guò)總是在柔性匹配靴裝置163中填充水，能夠維持超聲波U 的良好傳播。此外，由于通過(guò)在對(duì)象14和柔性匹配靴裝置61之間填充提供給 柔性匹配靴裝置163的水，能夠讓海綿狀或多孔柔性匹配靴裝置163 與檢査對(duì)象14的表面的彎曲形狀接觸，因此超聲波能夠在對(duì)象14內(nèi) 有效地透射，并且能夠讓對(duì)象14的內(nèi)部缺陷這種邊界層反射的超聲 波的反射回波有效地透射。為了這一目的，水箱161與匹配靴部件163的頂部連通，因此超 聲傳感器11用于發(fā)射和接收超聲波的傳感表面直接與柔性匹配靴部 件162接觸。還形成一個(gè)附著單元(放置單元)166，用于將保持水 箱161的傳感器夾具162附著到檢查對(duì)象14上，從而讓柔性匹配靴 裝置163和對(duì)象14互相直接接觸。形成傳感器夾具162的附著單元166，從而與超聲傳感器11用 于發(fā)射和接收超聲波的表面平行，并且該附著單元166的構(gòu)成使得超 聲傳感器11用于發(fā)射和接收超聲波的表面以及檢查對(duì)象14的檢査表 面互相平行。下面將描述用于超聲檢査的傳感裝置100B的組裝程序和效果。 在用于超聲檢查的傳感裝置100B中，柔性匹配靴裝置163附著到超聲傳感器11上，并且在讓匹配靴部件163突出到檢查對(duì)象14之前，水充分浸入匹配靴部件163。將超聲傳感器11放置在對(duì)象14上的時(shí)候，柔性匹配靴裝置163與對(duì)象14的表面形狀匹配，因此，匹配靴部件163內(nèi)的水通過(guò)檢査 對(duì)象14和超聲傳感器11之間填充了水的匹配靴部件163的受壓和變 形量流向水箱161 —側(cè)。此外，由于水箱161被形成為有一個(gè)通道結(jié)構(gòu)從柔性匹配靴裝置 163向上，因此在超聲傳感器11和對(duì)象14之間的匹配靴部件163里 出現(xiàn)的氣泡被引導(dǎo)到水箱161。將超聲波引向檢查對(duì)象14的時(shí)候，水箱161里的壓力因?yàn)檫M(jìn)入 水箱163里的水和氣泡而增大。但是可以通過(guò)打開(kāi)通氣閥164來(lái)抑制 壓力的增大。當(dāng)水箱內(nèi)側(cè)的壓力變得等于大氣壓力的時(shí)候，關(guān)閉通氣 閥164。由于用于超聲檢查的傳感裝置100B在超聲傳感器11和對(duì)象14 之間配備了填充水的柔性匹配靴裝置163，并且在內(nèi)部檢查中，通過(guò) 利用填充了的柔性匹配靴裝置163保持的水進(jìn)行超聲波檢查，用超聲 波對(duì)對(duì)象14進(jìn)行內(nèi)部檢查，因此通過(guò)超聲傳感器11產(chǎn)生超聲波來(lái)進(jìn) 行圖像處理。通過(guò)用于超聲檢查的傳感裝置100B的工作，當(dāng)檢查對(duì)象14的 檢查區(qū)域的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的超聲檢査完成的時(shí)候，將超聲傳感器11移動(dòng) 到下一個(gè)檢査區(qū)域。當(dāng)超聲傳感器11移動(dòng)的時(shí)候，通過(guò)從檢查對(duì)象 14釋放超聲傳感器11，將它移動(dòng)到下一個(gè)檢查對(duì)象，進(jìn)行連續(xù)的圖 像處理，在這以后，按壓用于超聲檢查的傳感裝置100B到下一個(gè)對(duì) 象。由于用于超聲檢査的傳感裝置100B配備了填充有水的匹配靴部 件，因此不需要涂敷耦合劑，并且不需要耦合劑。在用于超聲檢查的傳感裝置100B里，通過(guò)使用附著在超聲傳感 器11的超聲波發(fā)射和接收表面一側(cè)的海綿狀柔性匹配靴裝置163， 即使是有多個(gè)檢査區(qū)域要進(jìn)行圖像處理，超聲檢査也能夠通過(guò)僅僅朝 著檢査對(duì)象14按壓超聲傳感器11的匹配靴部件163來(lái)進(jìn)行，因此允 許連續(xù)的超聲圖像處理。圖13簡(jiǎn)單說(shuō)明用于超聲檢査的傳感裝置的第四實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中示出的用于超聲檢査的傳感裝置100C包括超 聲傳感器ll，其中大量壓電元件20對(duì)準(zhǔn)和排列成矩陣或陣列；以及在表面一側(cè)提供的水箱型的匹配靴裝置170，這個(gè)表面是超聲傳感器 11用于發(fā)射和接收超聲波的傳感表面。超聲傳感器11不是不同于在 第一到第四實(shí)施例中使用的超聲傳感器。給水箱型匹配靴裝置170配備附著在超聲傳感器11周?chē)砻嫔?的裙?fàn)罨蛱谞钕渥?71，箱子171以液密方式安裝在檢査對(duì)象14的 測(cè)量區(qū)域上。通過(guò)在箱子171內(nèi)裝載水172作為超聲波傳播液體介質(zhì) 來(lái)構(gòu)造水箱，以液密方式將箱子171安裝在檢查對(duì)象14上。為了以液密方式在對(duì)象14上安裝箱子171，在箱子171的放置 表面上提供O環(huán)這樣的液密裝置173。還可以通過(guò)在箱子171的放置 表面上提供吸嘴，利用吸嘴來(lái)構(gòu)成液密結(jié)構(gòu)。此外，為了以液密方式 將箱子171附著在超聲傳感器11上，同樣可以提供O環(huán)這樣的液密 裝置173。水箱匹配靴裝置170的箱子171在箱子的側(cè)面配備了供水口 174 和排水口 175，以及循環(huán)型介質(zhì)(水)供應(yīng)裝置176。這種循環(huán)型介 質(zhì)供應(yīng)裝置176具有從排水口 175延伸到流入口 174的液體介質(zhì)(水) 的閉環(huán)177，并且在水循環(huán)177的中間，提供了控制裝置178驅(qū)動(dòng)控 制的泵179。此外，標(biāo)號(hào)180表示在泵179的吸入側(cè)提供給液體介質(zhì) 供應(yīng)管(水供應(yīng)管)的供應(yīng)閥，標(biāo)號(hào)181表示從泵的流入側(cè)的水循環(huán) 177分支出來(lái)的排水管的排水閥。此外，在水匹配靴裝置170的箱子的頂部，提供用于發(fā)射和接收 超聲波的超聲傳感器11的表面，從而在箱子內(nèi)突出，排氣管184連 接到在用于發(fā)射和接收超聲波的表面上側(cè)形成的排氣口 183，并且將 排氣閥185提供給排氣管184。在用于超聲檢查的傳感裝置100C中，互相平行地形成超聲傳感 器11用于發(fā)射和接收超聲波的表面和箱子171到對(duì)象14的附著部分 (放置部分)。這樣就能夠維持超聲傳感器11的正面(用于發(fā)射和接 收超聲波的表面)和檢查對(duì)象14之間的距離和平行度。此外，由于箱子171被整個(gè)打開(kāi)，因此，在將超聲傳感器11所 附著的箱子171放置到檢查對(duì)象14上的時(shí)候，箱子171內(nèi)的水172 直接與對(duì)象14和超聲傳感器11用于發(fā)射和接收超聲波的表面接觸，因此即使通過(guò)液密裝置173在水箱里填充水的時(shí)候，箱子里的水172 也不會(huì)從水箱泄漏。在用于超聲檢查的傳感裝置100C里，由于超聲傳感器11配備了 構(gòu)成水箱的箱子171，因此即使將水送入箱子，也能夠防止水的泄漏， 其中的水箱是通過(guò)對(duì)著檢查對(duì)象14按壓集成在箱子171上的超聲傳 感器ll構(gòu)成。將具有構(gòu)成水箱的箱子的超聲傳感器11放置在檢査對(duì)象14的檢 査區(qū)域上，打開(kāi)箱子171的排氣閥185，同時(shí)向超聲傳感器11用力 壓?？諝忾煷蜷_(kāi)的時(shí)候，排水閥181關(guān)閉，通過(guò)打開(kāi)泵的水供應(yīng)閥 180將用于流入水循環(huán)177的水倒入循環(huán)177。將水倒入水循環(huán)177 的時(shí)候，泵179由控制裝置178控制，其中的水循環(huán)從泵的水供應(yīng)閥 180導(dǎo)向水循環(huán)177。驅(qū)動(dòng)泵179，并且在確認(rèn)將水172填充了超聲傳感器11的超聲 波發(fā)射/接收部分和對(duì)象14之間，并且確認(rèn)箱子171的水172沒(méi)有氣 泡的以后，通過(guò)關(guān)閉排氣閥184來(lái)停止泵179的工作。在箱子171構(gòu)成的水箱的內(nèi)側(cè)和檢查對(duì)象14的表面填充了水以 后，啟動(dòng)用于超聲檢查的傳感裝置100C。通過(guò)用于超聲檢查的傳感 裝置100C的工作，超聲傳感器11的每個(gè)壓電元件20發(fā)射和接收超 聲波，利用超聲波檢查檢查對(duì)象14的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且進(jìn)行圖像處理。在這個(gè)時(shí)候，將超聲傳感器ll的超聲波發(fā)射/接收單元以及對(duì)象 14的箱子171的附著單元構(gòu)造成互相平行，與使用傳統(tǒng)塊狀平行平 面匹配靴部件的情形類(lèi)似。因此，引起超聲波垂直地進(jìn)入檢査對(duì)象 14。在超聲波的圖像處理完成以后，進(jìn)行排水處理。在其中的圖像處 理過(guò)程中，讓來(lái)自超聲傳感器ll的超聲波進(jìn)入檢査對(duì)象14，通過(guò)利 用超聲傳感器接收反射回波來(lái)處理反射回波的電信號(hào)。在其中的排水 處理過(guò)程中，打開(kāi)水循環(huán)177的排水閥181和水箱的排氣閥185，泵 170工作，排出水箱和水循環(huán)177中的水。在排水處理完成以后，超聲傳感器11移動(dòng)到下一個(gè)檢查部分， 獲得超聲檢查的超聲圖像。根據(jù)用于超聲檢查的傳感裝置100C，通過(guò)利用泵179的工作將 水填充到超聲傳感器11配備的水箱中去，傳統(tǒng)的塊狀匹配靴部件和 耦合劑不再是必須的。由于構(gòu)成水箱的箱子171對(duì)檢査對(duì)象14 一側(cè) 打開(kāi)，因此，當(dāng)水172填充了水箱的時(shí)候，具有良好超聲傳播特性的 水172直接與對(duì)象14的檢査區(qū)域的表面接觸。因此，即使對(duì)象14的 表面不是良好的平面形狀的，也能夠用超聲波而不用耦合劑進(jìn)行圖像 處理。圖14是說(shuō)明本發(fā)明中用于超聲檢査的傳感裝置的第五實(shí)施例的 示意結(jié)構(gòu)圖。第五實(shí)施例中用于超聲檢查的傳感裝置100D包括超聲傳感器 11，在其中將大量壓電元件20對(duì)準(zhǔn)和排列成矩陣或陣列；匹配靴裝 置191，利用與超聲傳感器11的超聲波發(fā)射/接收表面一側(cè)緊密接觸 的塊狀匹配靴部件190形成；以及一觸式附著裝置192，用于以可拆 卸方式將匹配靴裝置191附著到超聲傳感器11的超聲波發(fā)射/接收表 面一側(cè)，并從中拆卸下來(lái)。利用具有優(yōu)良聲波傳播特性平行平面形狀 的材料形成匹配靴裝置191的匹配靴部件，例如利用強(qiáng)化聚苯乙烯、 環(huán)氧樹(shù)脂或陶瓷形成，從而使超聲波發(fā)射/接收表面和相對(duì)表面互相 平行。一觸式附著裝置192具有附著工具194，用于從外面附著到匹配 靴部件191的面對(duì)面的壁上；鎖部件195以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式附著在附著 工具194上；以及彈簧裝置198，用于利用彈簧向超聲傳感器11的 嚙合孔197 —側(cè)給鎖部件195自由端一側(cè)上提供的鉤子196施加一個(gè) 偏壓。利用嚙合孔197嚙合鎖部件195的嚙合鉤196，固定鎖部件， 通過(guò)一觸將匹配靴部件191附著，并固定到超聲傳感器11的超聲波 發(fā)射/接收表面，從而與表面接觸。替換超聲傳感器ll中形成的嚙合 孔197，也可以將能夠嚙合到嚙合鉤196上的固定工具附著到超聲傳 感器11上。在用于超聲檢查的傳感裝置100D中，通過(guò)使用一觸式附著裝置 192以可拆卸方式將具有平行平面的塊狀匹配靴部件190附著到超聲 傳感器11上去，通過(guò)使用一觸式附著裝置192能夠?qū)⑵ヅ溲ゲ考?90容易地附著在超聲傳感器11上，并從上面拆卸下來(lái)，其中的匹配靴部件190是匹配靴裝置191。根據(jù)用于超聲檢查的傳感裝置IOOD，可以用一觸拆卸匹配靴裝 置191，因此，即使氣泡進(jìn)入匹配靴部件190和超聲傳感器11的傳 感表面，以及檢查對(duì)象的傳感表面，也能夠通過(guò)從超聲傳感器11拆 下匹配靴裝置191，在匹配靴裝置191的匹配靴部件l卯的表面上涂 敷具有低揮發(fā)性的凝膠耦合劑，很容易地調(diào)整用于超聲檢査的傳感裝 置IOOD，從而使氣泡不進(jìn)入用于超聲檢查的傳感裝置IOOD。另外，圖10到14中描述的用于超聲檢查的傳感裝置不限于具有 圖1到9所描述的結(jié)構(gòu)的三維超聲波檢查設(shè)備，還能將它用于具有其 它結(jié)構(gòu)的三維超聲波檢査裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于超聲檢查的傳感裝置，包括超聲傳感器，作為換能器，具有排列成矩陣或陣列用于發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓電元件，以及匹配靴部件，用于保持在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)提供的液體介質(zhì)，其中所述匹配靴部件包括管狀附件，用于通過(guò)螺紋連接能夠自由地安裝到所述超聲傳感器上以及從所述超聲傳感器上拆卸下來(lái)；保持帽，用于與所述附件一起緊固覆蓋所述附件的頂端開(kāi)口的薄膜；以及聲波傳播液體介質(zhì)，該介質(zhì)填充所述管狀附件，所述薄膜具有從所述保持帽的開(kāi)口鼓出的結(jié)構(gòu)并且是由具有柔性的橡膠材料制成，并且所述薄膜的厚度不大于穿過(guò)該薄膜傳播的超聲波的1/4。
2. —種用于超聲檢查的傳感裝置，包括超聲傳感器，作為換能器，具有排列成矩陣或陣列用于發(fā)射和接 收超聲波的多個(gè)壓電元件；柔性匹配靴部件，提供在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)上；以及傳感器位置調(diào)整部件，用于包含所述柔性匹配靴部件，并且用于 保持所述超聲傳感器，從而相對(duì)于待檢查對(duì)象進(jìn)退。
3. —種用于超聲檢査的傳感裝置，包括超聲傳感器，具有排列成矩陣或陣列用于發(fā)射和接收超聲波的多 個(gè)壓電元件；匹配靴部件，用于保持在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)上提供 的液體介質(zhì)；以及傳感器夾具，具有供應(yīng)超聲波傳播液體介質(zhì)給所述匹配靴部件的 介質(zhì)容器。
4. 一種用于超聲檢査的傳感裝置，包括超聲傳感器，作為換能器，具有排列成用于發(fā)射和接收超聲波的 多個(gè)壓電元件；以及水箱型匹配靴部件，提供在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)， 所述水箱型匹配靴部件包括用于所述超聲波傳播液體介質(zhì)的容 器是由箱構(gòu)成的，該箱將所述超聲傳感器保持在箱子的頂部，并且將 待檢查對(duì)象放置成以液密封方式覆蓋所述箱的底開(kāi)口；循環(huán)形液體介 質(zhì)供應(yīng)單元，用于循環(huán)在所述箱內(nèi)的所述超聲波傳播液體介質(zhì)；以及 抽氣閥，用于從所述箱頂部分抽氣。
5. —種用于超聲檢查的傳感裝置，包括超聲傳感器，作為換能器，其中用于發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓 電元件排列成矩陣或陣列；匹配靴部件，提供在所述超聲傳感器的傳感表面一側(cè)上；以及 一觸式附著部件，通過(guò)一觸以可拆卸的方式附著到所述超聲傳感器，其中所述一觸式附著部件包括附著裝配件，從所述匹配靴部件 的外側(cè)附著到所述匹配靴部件的兩個(gè)相對(duì)側(cè)壁；鎖部件，以可轉(zhuǎn)動(dòng)的 方式支撐到該附著裝配件；嚙合鉤，附件到該鎖部件的自由端側(cè)；以 及固定部件，使所述超聲傳感器與所述嚙合鉤相嚙合；其中通過(guò)所述一觸式附著部件將所述匹配靴部件與所述超聲傳 感器緊密接觸，并且保持靠住所述超聲傳感器。
全文摘要
一種三維超聲檢查設(shè)備包括用于超聲檢查的傳感裝置，包括超聲傳感器作為換能器，其中多個(gè)壓電振動(dòng)器放置成矩陣或陣列；驅(qū)動(dòng)元件選擇單元，用于在所述超聲換能器中選擇和驅(qū)動(dòng)壓電振動(dòng)器來(lái)產(chǎn)生超聲波；信號(hào)檢測(cè)電路，用于通過(guò)從所述接合區(qū)域接收反射回波來(lái)檢測(cè)反射回波的電信號(hào)；信號(hào)處理單元，用于將電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，通過(guò)讓所述電信號(hào)與所述檢查對(duì)象的三維成像區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格元素相對(duì)應(yīng)來(lái)產(chǎn)生三維成像數(shù)據(jù)；以及顯示處理裝置，用于顯示來(lái)自所述信號(hào)處理單元的檢測(cè)結(jié)果和三維圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)從所述信號(hào)處理單元產(chǎn)生的三維成像數(shù)據(jù)的強(qiáng)度分布檢測(cè)熔化-固化部分的大小和位置，以及所述接合區(qū)域的焊接缺陷的大小和位置。
文檔編號(hào)G01N29/22GK101329307SQ20081013004
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者唐澤博一, 檜山和夫, 池田賢弘, 片山雅弘, 阿部素久 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝