二維tr探頭陣列的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一般來說，本發(fā)明涉及超聲傳感器組合件，以及更具體來說，涉及包括傳感器元件的傳感器陣列的超聲傳感器組合件。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲傳感器組合件是已知的，并且用于許多不同應(yīng)用中。超聲傳感器組合件用來例如檢查測試對象，并且檢測/識別測試對象的特性，例如腐蝕、空隙、內(nèi)含物、長度、厚度等。在管道腐蝕監(jiān)測應(yīng)用中，測試對象通常包括金屬管道。在這種示例中，提供發(fā)射器-接收器(“TR”)探頭，以用于檢測/識別管道的特性。但是，單個TR探頭占用較小面積，并且因而具有較小測試范圍。另外，管道可具有弓形輪廓表面。采用TR探頭來檢測整個管道的特性能夠是不準(zhǔn)確并且費(fèi)時的。相應(yīng)地，提供能夠解決這類問題的超聲傳感器組合件會是有益的。此外，為這個傳感器陣列提供與測試對象的形狀匹配的波狀外形形狀會是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]下面提供本發(fā)明的簡化概述，以便提供對本發(fā)明的一些示例方面的基本了解。這個概述并不是本發(fā)明的詳盡概覽。此外，這個概述不是要識別本發(fā)明的關(guān)鍵元件，也不是要詳細(xì)記述本發(fā)明的范圍。本概述的唯一目的是以簡化形式來提供本發(fā)明的一些概念，作為下文中提供的更詳細(xì)描述的序言。
[0004]按照一個方面，本發(fā)明提供一種用于測試對象的超聲傳感器組合件。超聲傳感器組合件包括傳感器陣列，其中包括多個傳感器元件，以用于檢測測試對象的特性。傳感器元件按照矩陣形成來設(shè)置。傳感器元件的每個包括用于傳送信號的發(fā)射器以及用于接收所傳送信號的接收器。
[0005]按照另一方面，本發(fā)明提供一種用于測試對象的超聲傳感器組合件。超聲傳感器組合件包括傳感器陣列，其中包括多個傳感器元件，以用于檢測測試對象的特性。傳感器陣列具有與測試對象的曲率基本上匹配的曲率。傳感器元件按照矩陣形成來設(shè)置，其中傳感器元件的每個包括用于將信號傳送到測試對象中的發(fā)射器以及用于接收所傳送信號的接收器。
[0006]按照另一方面，本發(fā)明提供一種用于檢測測試對象的特性的方法。該方法包括下列步驟提供一種超聲傳感器組合件，其中包括按照矩陣形成設(shè)置的傳感器陣列中的多個傳感器元件。傳感器元件的每個包括發(fā)射器和接收器。該方法還包括從發(fā)射器將一個或多個信號傳送到測試對象中的步驟。該方法還包括采用接收器來接收從測試對象中反射的一個或多個信號的步驟。該方法包括基于接收器接收的信號來檢測測試對象的特性的步驟。
【附圖說明】
[0007]通過閱讀以下參照附圖的描述，本發(fā)明的以上和其他方面將是本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚知道的，附圖包括: 圖1是按照本發(fā)明的一個方面、用于測試對象的示例超聲傳感器組合件的透視圖；
圖2是超聲傳感器組合件的示例傳感器陣列的示意圖；
圖3是供圖2的傳感器陣列中使用的一個示例傳感器元件的示意圖；以及圖4是相對測試對象移動的示例傳感器陣列的示意透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]附圖中描述和示出結(jié)合本發(fā)明的一個或多個方面的示例實(shí)施例。這些所示示例不是意在對本發(fā)明的限制。例如，本發(fā)明的一個或多個方面能夠用于其他實(shí)施例中以及甚至其他類型的裝置中。此外，某個術(shù)語在本文中僅為了方便起見而使用，而不是作為對本發(fā)明的限制。更進(jìn)一步，附圖中，相同參考標(biāo)號用于表示相同元件。
[0009]圖1示出按照本發(fā)明的一個方面的示例超聲傳感器組合件10的透視圖。簡言之，超聲傳感器組合件10包括控制器20和傳感器陣列30，其能夠定位成接近測試對象12。傳感器陣列30將超聲波傳送到測試對象12中，以檢測測試對象12的特性。這些特性包括腐蝕(例如腐蝕的厚度和位置)、壁厚度、空隙、內(nèi)含物等。傳感器陣列30通過線22 (或者可以是無線的)在操作上附連到控制器20。為了提供測試對象12的改進(jìn)感測，傳感器陣列30包括多個按照二維陣列設(shè)置的多個傳感器元件。
[0010]測試對象示為包括管狀管，其具有在第一端14與相對第二端16之間延伸的一般圓筒形狀。測試對象12能夠包括非實(shí)心體(例如空心體)，或者可以是實(shí)心的。要理解，為了便于說明，在圖1中有些一般性/示意性示出測試對象12。實(shí)際上，測試對象12并不局限于沿直線軸延伸的管道，并且可包括彎曲、波動、曲線等。測試對象12具有形成一般圓筒形狀的外表面18。在其他示例中，測試對象12可包括其他非圓筒形狀和尺寸。例如，例如通過具有正方形或矩形截面，測試對象12可具有非圓形截面形狀。在其他示例中，測試對象12還包括管狀形狀、錐形形狀等。測試對象更進(jìn)一步并不局限于管道，而是可包括壁、平面或者非平面表面等。因此，圖1所示的測試對象12僅包括測試對象的一個可能示例。
[0011]來看控制器20，有些一般性/示意性地示出該控制器。一般來說，控制器20能夠包括任何數(shù)量的不同配置。在一個示例中，控制器20通過線22在操作上附連到傳感器陣列30。如下面將更詳細(xì)描述，控制器20配置成通過線22從傳感器陣列30發(fā)送和接收信息(例如數(shù)據(jù)、控制指令等)。這個信息能夠與測試對象12的特性相關(guān)。例如，在管道腐蝕監(jiān)測應(yīng)用中，測試對象12可易遭受缺陷，例如腐蝕、裂縫、空隙、內(nèi)含物等。因此，這個信息包括但不限于測試對象12的尺寸(例如厚度、長度等)、腐蝕映射的腐蝕是否存在、裂縫等?？刂破?0能夠包括電路、處理器、運(yùn)行程序、存儲器、計算機(jī)、電力供應(yīng)、超聲內(nèi)容等。在其他示例中，控制器20包括用戶接口、顯示器和/或允許用戶控制超聲傳感器組合件10的其他裝置。
[0012]集中于傳感器陣列30的操作，傳感器陣列30放置成接近測試對象12的外表面18和/或與外表面18相接觸。超聲傳感器組合件10能夠包括單個傳感器陣列(如所示)或者多個傳感器陣列。傳感器陣列30并不局限于圖1所示的位置，因?yàn)閭鞲衅麝嚵?0沿測試對象12的外表面18移動。實(shí)際上，傳感器陣列30可定位在沿測試對象12的任何數(shù)量的位置，例如更靠近中心、更靠近第一端14或第二端16等。在一個示例中，傳感器陣列30具有與測試對象12的外表面18的形狀基本上匹配的形狀。例如，如圖1所示，傳感器陣列30包括與測試對象12的曲率基本上匹配的曲率。曲率在其他示例中可能更大或更小，這取決于測試對象12的尺寸和形狀。但是，在其他示例中，傳感器陣列30無需具有這種曲率，而是可具有基本上平面形狀。
[0013]現(xiàn)在來看圖2，將更詳細(xì)描述傳感器陣列30。為了便于說明以及更清楚地示出傳感器陣列30的元件，傳感器陣列30在圖2中沒有示為接近測試對象12。但是，在操作中，傳感器陣列30如針對圖1所述放置成接近測試對象12。
[0014]傳感器陣列30能夠包括支承材料32，其提供對傳感器陣列30的支承。在一個示例中，支承材料32是具有預(yù)定形狀的彈性構(gòu)件。支承材料32能夠是非柔性的，或者在其他示例中，可能提供有某種程度的靈活性或移動。如上所述，支承材料32能夠包括與測試對象12的外表面18的形狀匹配的彎曲形狀。但是，支承材料32還可包括基本上平面形狀。支承材料32能夠包括任何數(shù)量的材料，例如工程塑料、聚酰亞胺材料等。在其他實(shí)施例中，支承材料32可包括柔性或者半柔性構(gòu)件，從而允許支承材料32被彎曲或模塑成預(yù)期形狀。
[0015]傳感器陣列30還包括一個或多個傳感器元件34，以用于檢測測試對象12的特性。傳感器元件34在圖2中有些一般性地示出，因?yàn)閭鞲衅髟?4包括多個不同尺寸、形狀和配置。如圖2所示，傳感器元件34按照矩形形成來設(shè)置。在矩陣形成中，傳感器元件34可包括沿第一方向(例如第一軸)延伸的一行或多行36。在圖2的所示示例中，第一軸38沿傳感器陣列30 —般直線地延伸。當(dāng)然，如果陣列30具有曲率，則第一方向能夠跟隨這種曲率。
[0016]行36各包括多個傳感器元件34。在所示示例中，行36各包括按序列的八個傳感器元件34 (如所示)，但是行36可包括少至一個或多個傳感器元件或者多于八個傳感器元件。行36的每個中的傳感器元件34相互之間一般是等距的，使得傳感器元件34與沿傳感器陣列30的長度的相鄰傳感器元件基本上等距間隔開。在其他示例中，傳感器元件34可比所示的要更接近或者更遠(yuǎn)離間隔開。在所示示例中，存在沿非交錯取向(即，一行在另一行上方)設(shè)置的八行，但是在其他示例中，行36可相對相鄰行交錯。
[0017]傳感器陣列30的矩陣形成還包括沿第二方向(例如第二軸)延伸的一列或多列。在所示示例中，第二軸42在第一軸38的基本上橫切的方向沿傳感器陣列30 —般直線地延伸。例如，第二軸42能夠與第一軸38垂直。但是，在其他示例中，第二軸42并不局限于這個橫向取向，而是可按照相對第一軸38的其他角度延伸。當(dāng)然，如果陣列30具有曲率，則第二方向能夠跟隨該曲率。
[0018]列40的每個包括多個傳感器元件34。在所示示例中，列40能夠各包括按序列的八個傳感器元件，但是列40可包括少至一個或多個傳感器元件或者多于八個傳感器元件。列40的每個中的傳感器元件34相互之間一般是等距的，使得傳感器元件34與沿傳感器陣列30的長度的相鄰傳感器元件基本上等距間隔開。在其他示例中，傳感器元件34可比所示的要更接近或者更遠(yuǎn)離間隔開。通過將傳感器元件34間隔開，限制/降低傳感器元件34之間的信號串?dāng)_。在所示示例中，存在沿非交錯取向(即，一列挨著另一列)設(shè)置的八列，但是在其他示例中，列40可相對相鄰列交錯。
[0019]傳感器陣列30的矩陣形成包括如圖2所示的行36和列40。在所示示例中，存在總共八行和八列。因此，矩陣形成中的傳感器元件34包括8X8矩陣形成。要理解，矩陣形成并不局限于8X8矩陣形成。在其他示例中，例如通過包括9X9矩陣形成(或更大)或者通過包括7X7矩陣形成(或更小)，矩陣形成可比所示的要大或者要小。
[0020]在其他示例中，矩陣形成并不局限于在每列40和每行36中包含相等數(shù)量的傳感器元件34。矩陣形成而是可包括具有不同數(shù)量的傳感器元件34的列40和行36。在一些示例中，矩陣形成包括8X6矩陣形成、6X8矩形形成等。在其他示例中，每行和/或每列可具有分別與相鄰行或列中不同數(shù)量的傳感器元件34。例如，行之一可具有八個傳感器元件，而另一行具有較多或較少數(shù)量的傳感器元件。同樣，列之一可具有八個傳感器元件，而其他列具有較多或較少數(shù)量的傳感器元件。相應(yīng)地，矩陣形成并不局限于如圖2所示的示例，而是可包括按照行36和列40設(shè)置的傳感器元件的幾乎任何組合。矩陣形成并不局限于包括傳感器元件34的矩形形狀配置。在又一示例中，矩陣形成能夠包括按照“X”型形狀、“T”型形狀設(shè)置的傳感器元件34。<