超聲相控陣探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及超聲探測(cè)組件，并且更具體而言，涉及包括相控陣探頭的超聲探測(cè)組件。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲探測(cè)組件是已知的并用在許多不同應(yīng)用中。超聲探測(cè)組件用來(lái)例如檢查測(cè)試物體并且探測(cè)/鑒別測(cè)試物體的特性，例如，腐蝕、空洞、包含物、長(zhǎng)度、厚度等。為了精確地探測(cè)這些特征在測(cè)試物體內(nèi)的位置，以前使用直束探頭。直束探頭將大體直的聲束發(fā)射到測(cè)試物體中。使用楔子來(lái)提供從直束探頭到測(cè)試物體中的傾斜聲束。需要測(cè)試多個(gè)不同的角度(例如，3.5°、7° ,10.5°、14° ,17.5°、21°、24°等)，因?yàn)椴皇撬械奶卣骶捎弥笔筋^探測(cè)到。
[0003]在這些測(cè)試之后，使用DGS(距離、增益、尺寸)方法，基于比較關(guān)于各種角度的聲束的幅度來(lái)確定測(cè)試物體中的特征的尺寸。DGS方法通常使用在測(cè)試物體中生成旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱聲場(chǎng)的直束探頭。提供多次測(cè)試運(yùn)行是耗費(fèi)時(shí)間的，從而導(dǎo)致降低的生產(chǎn)率。而且，為各特定角度使用不同尺寸的楔子(或同時(shí)使用多個(gè)探頭)是困難、昂貴、且耗時(shí)的。
[0004]由此，提供允許發(fā)射多個(gè)不同角度下的聲束來(lái)探測(cè)測(cè)試物體內(nèi)的特征的超聲探測(cè)組件將是有益的。而且，能夠以更精確的方式移動(dòng)聲束而無(wú)需具有特定角度(例如，例如3.5°、7° ,10.5°、14°等)的楔子將是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]下面提出了本發(fā)明的簡(jiǎn)要總結(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)例方面的基本理解。該總結(jié)不是本發(fā)明的廣泛的概述。而且，該總結(jié)不意圖鑒別本發(fā)明的關(guān)鍵元件也不描繪本發(fā)明的范圍?？偨Y(jié)的唯一目的為，以簡(jiǎn)化的形式提出本發(fā)明的一些內(nèi)容，作為稍后提出的更詳細(xì)說(shuō)明的前序。
[0006]根據(jù)一方面，提供了一種用于探測(cè)測(cè)試物體中的特征的超聲探測(cè)組件。超聲探測(cè)組件包括相控陣探頭，該相控陣探頭定位在測(cè)試物體的外圍表面附近。相控陣探頭將聲束發(fā)射到測(cè)試物體中。聲束能夠通過(guò)相控陣探頭而在測(cè)試物體內(nèi)移動(dòng)，來(lái)探測(cè)特征。
[0007]根據(jù)另一方面，提供了一種用于探測(cè)在測(cè)試物體中的特征的超聲探測(cè)組件。超聲探測(cè)組件包括相控陣探頭，該相控陣探頭定位在測(cè)試物體的外圍表面附近。相控陣探頭包括構(gòu)造為將聲束發(fā)射到測(cè)試物體中的多個(gè)換能器元件。聲束能夠在測(cè)試物體內(nèi)沿至少二維方向移動(dòng)來(lái)探測(cè)特征。
[0008]根據(jù)另一方面，提供了一種利用超聲探測(cè)組件探測(cè)在測(cè)試物體中的特征的方法。該方法包括將相控陣探頭定位在測(cè)試物體的外圍表面附近的步驟。該方法還包括將聲束從相控陣探頭發(fā)射到測(cè)試物體中的步驟。該方法還包括使聲束在測(cè)試物體內(nèi)移動(dòng)來(lái)探測(cè)特征的步驟。
【附圖說(shuō)明】
[0009]在參照附圖閱讀下列說(shuō)明后，對(duì)于本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，本發(fā)明的前述和其他方面將變得顯而易見。
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明的方面的，包括探測(cè)測(cè)試物體的特征的相控陣探頭的實(shí)例超聲探測(cè)組件的示意、透視圖；
圖2是部分地撕開來(lái)顯示測(cè)試物體的內(nèi)部部分的實(shí)例超聲傳感器組件的側(cè)視立面圖； 圖3是相控陣探頭的檢查表面的端視圖。
[0011]圖4是相控陣探頭的第二實(shí)例檢查表面的端視圖。
[0012]圖5是在相控陣探頭將旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱的聲束發(fā)射到測(cè)試物體中時(shí)的與圖2相似的實(shí)例超聲傳感器組件的側(cè)視正視圖。
[0013]圖6是包括用于將相控陣探頭定位在測(cè)試物體附近的調(diào)整結(jié)構(gòu)的沿著圖2的線6-6的第二實(shí)例超聲傳感器組件的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]在附圖中描述和例示了包括本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)方面的實(shí)例實(shí)施例。這些例示的實(shí)例不意圖為對(duì)本發(fā)明的限制。例如，本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)方面可用在其他實(shí)施例中或甚至其他類型的裝置中。而且，某些術(shù)語(yǔ)僅出于便利性而在本文中使用，并且不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。而且，在附圖中，采用相同的參考標(biāo)號(hào)以用于指示相同的元件。
[0015]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的實(shí)例超聲探測(cè)組件10的透視圖。超聲探測(cè)組件10用于檢查具有特征18 (例如，空洞、包含物、厚度、裂縫、腐蝕等)的實(shí)例測(cè)試物體12。超聲探測(cè)組件10包括相控陣探頭20，相控陣探頭20定位在測(cè)試物體12的外圍表面14附近。相控陣探頭20可通過(guò)將一個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱(例如，大體圓形)的聲束引導(dǎo)入測(cè)試物體12中來(lái)探測(cè)特征18。為了提供測(cè)試物體12內(nèi)的改善的探測(cè)，相控陣探頭20可在測(cè)試物體12內(nèi)沿多種方向移動(dòng)(例如，操縱)旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱的聲束。
[0016]實(shí)例測(cè)試物體12包括管狀軸，該管狀軸具有在圖1中的大體圓柱形形狀。測(cè)試物體12在相反的端部之間延伸，并且可包括實(shí)心主體(如圖所示)或非實(shí)心主體(例如，中空主體、導(dǎo)管等)。應(yīng)當(dāng)理解的是，為了易于例示，測(cè)試物體12在圖1中被稍微一般地/示意地繪出。實(shí)際上，測(cè)試物體12可包括多種維度，例如比所顯示的更長(zhǎng)或更短，或具有更大或更小的直徑。而且，測(cè)試物體12不限制于沿著線性軸線延伸的導(dǎo)管狀結(jié)構(gòu)，并且可包括彎曲、起伏、曲線等。
[0017]測(cè)試物體12的外圍表面14提供該大體圓柱形形狀。在其他實(shí)例中，測(cè)試物體12包括其他非圓柱形形狀和尺寸。例如，測(cè)試物體12可具有非圓形剖面形狀，例如具有方形或矩形剖面。再者，測(cè)試物體12可包括管狀形狀、圓錐形狀等。測(cè)試物體12不限于軸、導(dǎo)管等，而作為替代可包括壁、平坦或不平坦表面等。測(cè)試物體12可用在多種應(yīng)用中，包括零件(例如，發(fā)電機(jī)軸等)的檢查、管線腐蝕監(jiān)控等。因此，在圖1中顯示的測(cè)試物體12包括測(cè)試物體的僅一個(gè)可能的實(shí)例。
[0018]超聲探測(cè)組件10還包括控制器15?？刂破?5被稍微一般地/示意地繪出。通常，控制器15可包括任意數(shù)量的不同構(gòu)造。在一個(gè)實(shí)例中，控制器15借助于導(dǎo)線而操作地附接至相控陣探頭20。然而在其他實(shí)例中，控制器15可與相控陣探頭20無(wú)線通信?？刂破?5可通過(guò)導(dǎo)線(或無(wú)線地)從相控陣探頭20發(fā)送和接收信息(例如，數(shù)據(jù)、控制指令等)。該信息可涉及測(cè)試物體12的特征(例如，腐蝕、壁厚、空洞、包含物等)、由相控陣探頭20發(fā)射和/或接收的聲束的特征等?？刂破?5可包括電路、處理器、運(yùn)行程序、存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)、功率供應(yīng)、超聲波內(nèi)容等。在其他實(shí)例中，控制器15包括用戶界面、顯示器、和/或用于允許使用者控制超聲探測(cè)組件10的其他裝置。
[0019]現(xiàn)轉(zhuǎn)至圖2，顯示了測(cè)試物體12的局部撕開的側(cè)視立面圖。測(cè)試物體12包括內(nèi)部部分16。內(nèi)部部分16是基本實(shí)心的，然而在其他實(shí)例中，內(nèi)部部分16可為至少部分地中空的和/或在其中包括開口。測(cè)試物體12的內(nèi)部部分16可由多種不同材料形成，包括金屬(例如，鋼、鈦等)、金屬合金、和/或非金屬(例如，混凝土等)。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然僅顯示了測(cè)試物體12的內(nèi)部部分16的一部分(即，撕開部分)，但是測(cè)試物體12的其余內(nèi)部部分可在結(jié)構(gòu)上與圖2所示的內(nèi)部部分16相似或相同。
[0020]測(cè)試物體12可還包括特征18。特征18被稍微一般地/示意地繪出，應(yīng)當(dāng)理解的是，特征18包括多個(gè)可能的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀等。例如，特征18包括腐蝕、空洞、包含物、缺陷、裂縫、厚度等。而且，雖然特征18被一般地繪出為四邊形形狀，但是特征18可同樣地包括細(xì)長(zhǎng)裂縫/缺陷、非四邊形形狀等。還應(yīng)理解，圖2繪出了用于示例性目的的一個(gè)特征，但是在其他實(shí)例中，特征18可同樣地包括多個(gè)特征。特征18可定位在內(nèi)部部分16內(nèi)的任何位置處，例如，離相控陣探頭20更近或更遠(yuǎn)，更接近測(cè)試物體12的一個(gè)端部等。
[0021]轉(zhuǎn)至超聲探測(cè)組件10的相控陣探頭20，相控陣探頭20是在相反的端部之間延伸的細(xì)長(zhǎng)的、圓柱形探頭。在其他實(shí)例中，相控陣探頭20不限于在圖2中顯示的特定結(jié)構(gòu)，并且可包括任何數(shù)量的不同尺寸和形狀。相控陣探頭20定位在測(cè)試物體12的外圍表面14的附近。在一個(gè)實(shí)例中，相控陣探頭20不移動(dòng)地定位在測(cè)試物體12附近，使得相控陣探頭20被相對(duì)于測(cè)試物體12靜止地保持、附接等。
[0022]相控陣探頭20包括檢查表面22，檢查表面22布置在相控陣探頭20的端部處。檢查表面22可為基本平坦的(如所顯示)，或在其他實(shí)例中，可包括彎曲、曲線等，以匹配外圍表面14的形狀。在一個(gè)實(shí)例中，當(dāng)測(cè)試物體12具有比跨過(guò)檢查表面2