被單獨(dú)激發(fā)以產(chǎn)生超聲波脈沖，這些脈沖不會(huì)達(dá)到相鄰的條9。 因此每個(gè)條9形成基本換能器，其可獨(dú)立于其他條9運(yùn)行。
[0067] 所述傳感器7具有發(fā)射表面，其不是由同質(zhì)整塊壓電材料構(gòu)成，因此它有別于傳 統(tǒng)的傳感器。與之相反，傳感器7的發(fā)射表面由包括聚合物基體和由壓電材料形成的多個(gè) 元件的復(fù)合材料制成。
[0068] 這里，所述傳感器7包括64個(gè)條9,其根據(jù)八個(gè)條在一側(cè)的正方形模型以規(guī)則方 式分布。這里，每根條9具有正方形截面，其截面的邊小于1毫米，大于0.1毫米。相鄰條 9的面對(duì)的側(cè)的間隔為十分之一毫米的量級(jí)。
[0069] 正方形模型僅是二維模型的一個(gè)實(shí)例。當(dāng)多元件傳感器的基本換能器根據(jù)兩個(gè)方 向分布時(shí)，這兩個(gè)方向在所述傳感器的工作面上截然不同，則多元件傳感器被認(rèn)為具有二 維模型，該傳感器的工作面用于發(fā)射和接受超聲波。
[0070] 更一般地，本發(fā)明可以任何二維模型實(shí)行。
[0071] 每個(gè)條9附接到其自己的電纜13,并且電纜13將其連接到控制和處理電子器件。 電纜13被集中在護(hù)套中，該護(hù)套由圖4中的附圖標(biāo)記為15的框圖示。
[0072] 傳感器7包括殼體17,護(hù)套15附接到殼體17,并且殼體17容納條9。殼體17通 過(guò)適配層19封閉，適配層19與每個(gè)條9的工作面接觸。條9經(jīng)由與其接觸適配層19的面 相對(duì)的面與金屬板21接觸。殼體17中的仍空余的空間被填充了填料23。
[0073] 圖5顯示了操作電子器件25的實(shí)例，其用于可能為上述傳感器7的類型的超聲波 傳感器。
[0074] 操作電子器件25包括激發(fā)電路27,其分別連接到所討論的傳感器的每個(gè)基本換 能器29。在這種情況下，基本換能器29根據(jù)與具有每側(cè)有8個(gè)換能器的正方形形狀的陣列 對(duì)應(yīng)的模型分布。在圖5中，基本換能器Ci，j通過(guò)所述表中的位置進(jìn)行標(biāo)識(shí)（行i，列j)。
[0075] 為了簡(jiǎn)化附圖，在每種情況下，圖5的激發(fā)電路27僅連接到每列的單個(gè)基本換能 器Ci，j。實(shí)際上，激發(fā)電路27分別連接到每個(gè)基本換能器Ci，j。
[0076] 操作電子部件25還包括獲取電路31，其能記錄和處理由從基本換能器29捕獲的 波獲得的信號(hào)。每個(gè)基本換能器Ci，j分別連接到各自的模數(shù)轉(zhuǎn)換器33,該轉(zhuǎn)換器將所討論 的換能器Ci，j的輸出信號(hào)Si,j(t)采樣，并提供給存儲(chǔ)器35至少在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)獲得的 數(shù)字表示Si,j，k。存儲(chǔ)器35的內(nèi)容可使用處理單元37 (例如，微處理器）進(jìn)行處理。
[0077] 為了簡(jiǎn)化附圖，圖5中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器33在每一種情況下僅連接到每行的單個(gè)壓電 元件Ci，j。實(shí)際上，每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器33分連接到其行的所有基本換能器。
[0078] 基本換能器29被分別地和順序地激發(fā)。"發(fā)射"是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，用于包括使每個(gè)基本 換能器Ci，j發(fā)射一系列脈沖的過(guò)程。發(fā)射對(duì)應(yīng)于實(shí)施時(shí)間激發(fā)規(guī)律，對(duì)于每個(gè)基本換能器 Ci，j，該規(guī)律確定關(guān)于時(shí)間參照的各自延遲ti，j，該時(shí)間參照對(duì)于基本換能器Ci，j組是共 用的。一旦被激發(fā)，基本換能器聯(lián)合產(chǎn)生一束超聲波。
[0079] 計(jì)算激發(fā)規(guī)律，以便目苗準(zhǔn)特定方向，這意味著基本換能器29 -起產(chǎn)生一束超聲 波，該超聲波沿該特定方向或發(fā)射方向傳播。
[0080] 根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，當(dāng)傳感器的工作表面的主平面是平面時(shí)，發(fā)射方向關(guān) 于其法線方向是傾斜的，或當(dāng)所述平面是曲面時(shí)，發(fā)射方向關(guān)于其中心區(qū)是傾斜的。該超聲 波束可被視為偏轉(zhuǎn)束。該束關(guān)于所述瞄準(zhǔn)線發(fā)散。
[0081] 根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，當(dāng)所述傳感器的工作表面的主平面是平面時(shí)，發(fā)射方 向基本上對(duì)應(yīng)于其法線，或當(dāng)所述平面是曲面時(shí)，發(fā)射方向?qū)?yīng)于其中心區(qū)。所述超聲波束 是發(fā)散的。特別地，該束離焦。
[0082] 現(xiàn)在參考圖6A。
[0083] 該圖顯示了多元件傳感器C，其通常為平面的，形狀為正方形，具有附圖標(biāo)記為S 的幾何中心。
[0084] 超聲波束的傳播方向D，這里也稱為主方向，可以通過(guò)以下參數(shù)定義：
[0085]第一角a，或"偏轉(zhuǎn)角"，其由該傳播方向與所述傳感器C的主平面的法線N(當(dāng)多 元件傳感器不是平的，則所考慮為與該傳感器中心區(qū)域的法線）形成；
[0086]第二角9，稱為"傾斜角度"或縮寫為"傾角"，其由傳播方向D與參照方向R形成， 后者與所述傳感器C及其幾何形狀相關(guān)聯(lián)，在在平面P中，垂直于所述傳感器C的法線N。 [0087]傳感器優(yōu)選地關(guān)于待檢測(cè)的管定位，其方式為使傳感器C的主平面沿與管相切的 方向指向，或話句話說(shuō)，傳感器C的主平面的在幾何中心S處的法線N與所討論的管的半徑 重合。
[0088] 沿傳播方向D的發(fā)射可用于探測(cè)管中以對(duì)應(yīng)方式取向的缺陷，S卩，垂直于對(duì)應(yīng)于 傳播方向D的傾角的方向，或與該垂直方向成某個(gè)角度。
[0089] 根據(jù)本發(fā)明，用于檢查的超聲波束關(guān)于其傳播方向D發(fā)散。
[0090] 現(xiàn)在參考圖6B。
[0091] 圖6突出顯示了根據(jù)正方形模型的基本換能器陣列41。不限于所述發(fā)明，這里陣 列41包括8X8個(gè)基本換能器。所述模型具有第一對(duì)稱軸X和第二對(duì)稱軸y，分別對(duì)應(yīng)于所 述模型的側(cè)邊的中垂線。
[0092] 優(yōu)選地，超聲波傳感器關(guān)于待測(cè)管定位為使所述模型的第一對(duì)稱軸X或第二對(duì)稱 軸y對(duì)應(yīng)于所述管的縱向方向。按慣例，在圖6B中，將假設(shè)傳感器布置為使得第一對(duì)稱軸X 對(duì)應(yīng)于待測(cè)管的橫向方。第一對(duì)稱軸X作為傾角0的角度測(cè)量的參考方向。在超聲波傳 感器和所述管的該相對(duì)位置中，陣列41的第二對(duì)稱軸y對(duì)應(yīng)于管的縱向方向。
[0093]根據(jù)發(fā)明的第一實(shí)施例，至少一個(gè)發(fā)射沿傾角的特定方向?qū)嵭?，該方向?qū)?yīng)于所 研究的缺陷的方向。
[0094]在本發(fā)明的第一實(shí)施例的有利開發(fā)中，超聲波發(fā)射被假定沿若干發(fā)射方向的每一 個(gè)，所述發(fā)射方向由于它們的相應(yīng)的傾角9i(i= 1，2,…n)的值而彼此不同，所述傾角關(guān) 于傳感器41的第一對(duì)稱軸X的方向測(cè)量。所述傾角0i以這樣的方式確定：使得2 弧度 (360° )角扇形被以規(guī)則方式覆蓋。因此，所述管能被關(guān)于所存在的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，而與所 述管中這些缺陷的取向無(wú)關(guān)。在更有利的開發(fā)中，可實(shí)行八個(gè)連續(xù)的超聲波發(fā)射，所述發(fā)射 在它們相應(yīng)的傾角 0i(i= 1,2,…n)的值方面彼此不同。
[0095]下表總結(jié)了不同發(fā)射的特性
[0096]

[0097] 在該表格中，發(fā)射的序號(hào)僅用于標(biāo)示；重要的是第八個(gè)發(fā)射結(jié)束時(shí)，覆蓋了2JI弧 度的整個(gè)角扇形。發(fā)射實(shí)行的順序無(wú)關(guān)緊要。這主要因?yàn)檫@樣的事實(shí)：根據(jù)本發(fā)明，可能變 更超聲波束的傳播方向而不變更超聲波傳感器關(guān)于管的取向。
[0098] 相應(yīng)的時(shí)間激發(fā)規(guī)律對(duì)應(yīng)于導(dǎo)致所形成的超聲波束沿特定的瞄準(zhǔn)線Di，i:= 1，"*8或發(fā)射方向傳播的每一個(gè)發(fā)射。
[0099] 根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一變形形式，每個(gè)時(shí)間激勵(lì)規(guī)律包括至少兩個(gè)子規(guī) 律，每一個(gè)定義將要應(yīng)用于陣列41的子集延遲值，使得對(duì)應(yīng)的子集的基本換能器聯(lián)合產(chǎn)生 沿相應(yīng)方向傳播的主超聲波束。主超聲波束的相應(yīng)的傳播方向在遠(yuǎn)離超聲波傳感器移動(dòng)時(shí) 關(guān)于彼此并關(guān)于所形成的束的發(fā)射方向Di發(fā)散。
[0100] 在該第一變形形式的第一種形式中，該主超聲波束沒(méi)有聚焦，即，它們沒(méi)有聚焦， 既不在正方向也不在反方向（反向聚焦有時(shí)也被稱為"離焦"）。例如，所述主超聲波束可 有與傳感器距離待測(cè)管分隔開的距離相比較遠(yuǎn)的焦點(diǎn)。例如，每個(gè)主超聲波束都有距離傳 感器大于一米的焦點(diǎn)，而傳感器在距離管在30至40毫米范圍內(nèi)的距離處。
[0101] 在該第一變形形式的第二種形式中，主超聲波束每一個(gè)都離焦，即它們具有反向 聚焦。該焦點(diǎn)關(guān)于超聲波的路徑位于超聲波傳感器的后面。
[0102] 所述主超聲波束各自的發(fā)送方向在傳播方向任一側(cè)形成相應(yīng)的角度。
[0103] 子規(guī)律設(shè)置為使對(duì)應(yīng)的主超聲波束遇到所述待測(cè)管的目標(biāo)表面，該對(duì)應(yīng)的主超聲 波束對(duì)應(yīng)于在該表面的彼此相鄰的兩個(gè)相應(yīng)的射透區(qū)域處的瞄準(zhǔn)線。
[0104] 該第一實(shí)施例的第一變形形式對(duì)應(yīng)于發(fā)射超聲波束，其是偏轉(zhuǎn)的和發(fā)散的；所述 超聲波束源于多方向超聲波束，特別是兩方向的發(fā)送。所述子超聲波束不聚焦，或具有遠(yuǎn)焦 點(diǎn)。
[0105] 每個(gè)子規(guī)律被確定為使得基本換能器的對(duì)應(yīng)子集產(chǎn)生超聲波束，其被命名為主超 聲波束，其傳播方向關(guān)于目苗準(zhǔn)線Di,i: = 1，…8)在所述目苗準(zhǔn)線的一側(cè)或另一側(cè)形成偏斜角 0〇
[0106] 每個(gè)主超聲波束的傳播方向?yàn)槭沟闷渚哂袃A角，該傾角由所形成的束的傳播方向 Di,i: = 1，的傾角0i,i: = 1，通過(guò)加上或相應(yīng)地減去偏斜角0的角度值推算出。 每個(gè)主超聲波束關(guān)于瞄準(zhǔn)線Di偏轉(zhuǎn)和發(fā)散。
[0107] 在非聚焦光束中，所述由各種基本換能器產(chǎn)生的超聲波理論上平行于彼此傳播。 為獲得非聚焦主超聲波束，采用線性規(guī)律的延遲值應(yīng)用于基本換能器的對(duì)應(yīng)子集。所述由 主超聲波束形成的超聲波束關(guān)于發(fā)射方向Di，i: = 1…8在遠(yuǎn)離超聲波傳感器時(shí)發(fā)散。 [0108] 根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的第二變形形式，每個(gè)時(shí)間激發(fā)規(guī)律確定延遲值，該延 遲值將以某種方式被應(yīng)用于陣列41的換能器的至少一部分，該方式為使得這樣基本換能 器聯(lián)合產(chǎn)生主超聲波束，該主超聲波束沿對(duì)應(yīng)于發(fā)射方向Di的發(fā)送方向、或主方向延伸， 并在遠(yuǎn)離超聲波傳感器移動(dòng)時(shí)關(guān)于該發(fā)射方向發(fā)散。
[0109] 所述第一實(shí)施例的第二變形形式對(duì)應(yīng)于超聲波的發(fā)散束的發(fā)送，該超聲波的發(fā)散 束關(guān)于所述傳感器的主平面的法線N偏轉(zhuǎn)。
[0110] 發(fā)散束具有發(fā)散角。所述角度的值可能由經(jīng)驗(yàn)確定，可任選地，借助于模擬確定， 這可以用于可視化所得超聲波束。實(shí)際上，發(fā)散角度值可以查找為使其能用于覆蓋最大可 能的角扇形，同時(shí)保持良好的檢測(cè)質(zhì)量。這限制關(guān)于存在的具有任何偏斜角的缺陷檢查管 所需的發(fā)射的數(shù)量。例如，40°角扇形覆蓋率是期望的。例如，可使用22. 5°的發(fā)散角度 值。
[0111] 首先，創(chuàng)建時(shí)間激發(fā)規(guī)律是非常重要的，其可在所述第一變形形式的情況下在第 一方向Dl上產(chǎn)生發(fā)射。
[0112] 位于第一對(duì)稱軸X的一側(cè)（在圖6B中的左手側(cè)）的陣列41的基本換能器形成第 一子集，并將共同產(chǎn)生一束非聚焦的超聲波，該超聲波關(guān)于方向Dl的傾角以角度-P偏斜。 位于第一對(duì)稱軸X的另一側(cè)（在圖6B中的右手側(cè)）的基本換能器形成第二子集，并將產(chǎn)生 非聚焦的超聲波束，其關(guān)于該傾角以+P偏斜。所述兩個(gè)主超聲波束在Dl方向上聯(lián)合為所 形成的超聲波束，即，它們?cè)贒l方向上疊加或合并，以確保Dl方向上的能量傳輸，使得所形 成的超聲波束在所述管的表面處的（Dl- (6)和（D1+0)方向之間能量均勻。該結(jié)果就是 在所述管表面處具有較寬的焦斑，或聲透射區(qū)，這可用于尋找出缺陷，該缺陷關(guān)于對(duì)應(yīng)于發(fā) 射方向的傾角的方向具有十分陡峭的傾角。
[0113] 現(xiàn)在參照?qǐng)D7A。
[0114] 表70大體顯示了將應(yīng)用于陣列41的每個(gè)基本換能器的延遲值。被應(yīng)用于陣列41 的基本換能器Ci，j該延遲值Bi,j在該表70的第i行、第j列中
[0115] 現(xiàn)在參照?qǐng)D7B。
[0116] 表71類似于表70。表71大體顯不了將應(yīng)用以在第一方向Dl上產(chǎn)生發(fā)射的延遲 值。
[0117] 應(yīng)用于所述子集中的一個(gè)的換能器的該延遲可以由將應(yīng)用于子集中的另一個(gè)的 所述換能器的延遲通過(guò)其對(duì)應(yīng)于陣列41的第一對(duì)稱方向X的軸的對(duì)稱性推導(dǎo)出來(lái)。將被 應(yīng)用于所述換能器Ci，j的延遲值Bi,j等于將應(yīng)用于換能器Ci，n-j+1的延遲值Bi,n-j+1， 整數(shù)n對(duì)應(yīng)于陣列41的行的基本換能器的數(shù)量（此例中，n= 8)。例如，將被應(yīng)用于基本 換能器C2, 3的延遲值B2, 3等于將應(yīng)用于基本換能器C2, 6的值B2, 6。
[0118] 換句話說(shuō)，相同時(shí)間激發(fā)規(guī)律被應(yīng)用于陣列41的兩個(gè)基本換能器子集中的每一 個(gè)。
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