用于超聲檢查的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本文中公開的主題涉及超聲檢查，且在某些實(shí)施例中，涉及用于執(zhí)行目標(biāo)的超聲 檢查的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲測(cè)試采用探頭裝置來(lái)檢測(cè)在目標(biāo)的目視檢查期間不容易明白的異常。該探頭 裝置可包括一個(gè)或更多個(gè)換能器，該換能器響應(yīng)于刺激（例如，電波形脈沖）將超聲波生成 到目標(biāo)中。該刺激對(duì)換能器賦能，換能器又以剪切波和/或壓縮波的形式發(fā)射聲波。探頭 裝置通常包括一片材料，或者"楔"，其覆蓋換能器元件。該楔作用為屏障，以相對(duì)于損壞保 護(hù)換能器，且作用為介質(zhì)來(lái)將聲波從換能器傳導(dǎo)至目標(biāo)表面。
[0003] 換能器的數(shù)量可決定探頭裝置的操作。例如，利用單個(gè)換能器的探頭裝置，可沿單 個(gè)固定的方向發(fā)射聲波。另一方面，配置多個(gè)換能器的探頭裝置可實(shí)現(xiàn)相控陣超聲波。這 些類型的探頭裝置可動(dòng)態(tài)地改變從換能器發(fā)射的聲波的方向和焦點(diǎn)。
[0004] 目標(biāo)的檢查可能需要使用特定形式的聲波來(lái)檢測(cè)某些類型的異常。例如，壓縮波 可用于檢測(cè)在目標(biāo)的材料的內(nèi)側(cè)發(fā)現(xiàn)的容積裂隙（例如，空隙、內(nèi)含物等）。剪切波可有助 于識(shí)別在目標(biāo)的外表面上生長(zhǎng)的裂縫（例如，橫向裂縫）和缺口（例如，縱向缺口）。在其 他示例中，"準(zhǔn)"表面波和/或具有高轉(zhuǎn)向角（例如大約70°或更大）的波可用于檢測(cè)內(nèi)部 裂縫。
[0005] 所有三種類型的異常都可發(fā)生在中空目標(biāo)（例如，管道、管、軸等）中。遺憾的是， 不管是具有單個(gè)換能器的探頭裝置還是具有多個(gè)換能器的探頭裝置都不可生成剪切波和 壓縮波以及適應(yīng)中空目標(biāo)的幾何形狀。其結(jié)果，中空目標(biāo)的超聲測(cè)試通常利用多于一個(gè)的 探頭裝置，且更可能利用與彼此不同的至少三個(gè)探頭裝置。在一些實(shí)例中，檢查可要求至少 五個(gè)不同的探頭裝置，以沿橫向裂縫和縱向缺口的適當(dāng)檢測(cè)方向（例如，向前、向后、順時(shí) 針、和逆時(shí)針）生成波。
[0006] 以上論述僅用于一般背景信息而提供，且不意圖用作確定要求保護(hù)的主題的范圍 的輔助。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本公開描述了一種探頭裝置的實(shí)施例，其可替換如今要求來(lái)檢測(cè)中空目標(biāo)中的容 積裂隙和縱向缺口的多個(gè)探頭。這些實(shí)施例可作為剪切波和壓縮波二者來(lái)生成聲波。而且， 以下探頭裝置的構(gòu)造可跨過(guò)適于中空目標(biāo)中的潛在異常的位置的角度范圍來(lái)引導(dǎo)聲波。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，本公開描述的一種超聲探頭，其包括基礎(chǔ)構(gòu)件和配置在該基礎(chǔ) 構(gòu)件上的換能器組件。該換能器組件包括第一換能器陣列和第二換能器陣列，它們存在于 基礎(chǔ)構(gòu)件的中央平面的任一側(cè)上。該超聲探頭還包括楔構(gòu)件，該楔構(gòu)件在適當(dāng)?shù)奈恢门c該 基礎(chǔ)構(gòu)件聯(lián)接，以接收來(lái)自第一換能器陣列和第二換能器陣列的聲波。在一個(gè)示例中，楔構(gòu) 件具有帶非線性輪廓的外表面。
[0009] 本公開還在一個(gè)實(shí)施例中描述了一種探頭，該探頭包括基礎(chǔ)構(gòu)件，該基礎(chǔ)構(gòu)件具 有第一表面和中央平面。探頭還包括第一換能器元件，其在第一表面上配置在中央平面附 近且相對(duì)于與第一表面相切且與中央平面垂直的平面以第一換能器角度配置。探頭還包括 第二換能器元件，其與第一換能器相鄰且在第一表面上相對(duì)于該平面以第二換能器角度配 置且垂直于該中央平面。在一個(gè)示例中，第一換能器角度與第二換能器角度不同。
[0010] 本公開還在一個(gè)實(shí)施例中公開了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括探頭裝置，該探頭裝置包 括具有中央平面的基礎(chǔ)構(gòu)件、在該中央平面的第一側(cè)上配置在該基礎(chǔ)構(gòu)件上的第一換能器 陣列、以及在該中央平面的第二側(cè)上配置在該基礎(chǔ)構(gòu)件上的第二換能器陣列。該探頭裝置 還包括楔構(gòu)件，該楔構(gòu)件在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b至該基礎(chǔ)構(gòu)件，以接收來(lái)自第一換能器陣列和 第二換能器陣列的聲波。該系統(tǒng)還包括測(cè)試儀器，該測(cè)試儀器適于交換信號(hào)，該信號(hào)對(duì)該第 一換能器陣列和該第二換能器陣列賦能以生成聲波。在一個(gè)示例中，第一換能器陣列、第二 換能器陣列、和楔構(gòu)件的外表面具有帶非線性形狀的輪廓。
[0011] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
僅意圖提供根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)例示性實(shí)施例的在本文中公開的主題 的簡(jiǎn)短綜述，且不用作指導(dǎo)以解釋權(quán)利要求或限定或限制本發(fā)明范圍，本發(fā)明的范圍僅由 所附權(quán)利要求限定。提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
以以簡(jiǎn)化的形式介紹以下在詳細(xì)說(shuō)明中進(jìn)一步描述的 構(gòu)思的例示之選擇。本
【發(fā)明內(nèi)容】
既不意圖確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，也 不意圖用作確定本要求保護(hù)的主題的范圍的輔助。要求保護(hù)的主體不限于解決在【背景技術(shù)】 中提到的任意或全部缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)方式。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 為了使本發(fā)明的特征的方式可被理解，可通過(guò)參照某些實(shí)施例來(lái)進(jìn)行本發(fā)明的詳 細(xì)描述，這些實(shí)施例中的一些在附圖中例示出。然而，要注意的是，附圖僅例示本發(fā)明的某 些實(shí)施例，且因此不應(yīng)認(rèn)為是限制其范圍，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍涵蓋其他等同有效的實(shí)施例。 附圖不一定符合比例，重點(diǎn)在于例示本發(fā)明的某些實(shí)施例的特征。在附圖中，貫穿各種附 圖，類似的參考標(biāo)號(hào)用于指示類似的零件。因此，為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，可對(duì)與附圖結(jié)合 地閱讀的以下詳細(xì)說(shuō)明進(jìn)行參考，在附圖中： FIG.圖1示出了可生成壓縮波和剪切波以詢問(wèn)目標(biāo)的探頭裝置的示范實(shí)施例的立體 圖； 圖2作為檢查系統(tǒng)的一部分示出了圖1的探頭裝置； 圖3示出了圖1的探頭裝置的側(cè)立視圖； 圖4示出了在適當(dāng)?shù)奈恢靡栽儐?wèn)目標(biāo)的圖1的探頭裝置的側(cè)立視圖； 圖5示出了可生成壓縮波和剪切波以詢問(wèn)目標(biāo)的探頭裝置的另一示范實(shí)施例的側(cè)立 視圖； 圖6示出了圖5的探頭裝置的詳細(xì)視圖以例示換能器元件的一個(gè)構(gòu)造； 圖7示出了圖5的探頭裝置的俯視圖；且 圖8示出了用于用在探頭裝置，例如圖1、2、3、4、5、6和7中的探頭裝置上的楔構(gòu)件的 實(shí)例的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 圖1示出了可生成聲波以執(zhí)行非破壞性測(cè)試的探頭裝置100的示范實(shí)施例的立體 圖。探頭裝置100在適當(dāng)?shù)奈恢靡詸z查目標(biāo)102。目標(biāo)102的實(shí)例包括具有在形狀上大體 上是圓柱形的特征的物品，例如，存在于管、管道、軸等上，盡管本公開構(gòu)想了探頭裝置的檢 查具有任何具體形狀的物品的用途。探頭裝置100具有主體構(gòu)件101和換能器組件106， 換能器組件106具有大體上以虛線示出的一個(gè)或更多個(gè)換能器陣列（例如，第一換能器陣 列108和第二換能器陣列110)。探頭裝置100還包括楔構(gòu)件112,其在適當(dāng)?shù)奈恢靡詫⒙?波從換能器陣列108、110傳導(dǎo)至目標(biāo)102。
[0014] 在操作期間，探頭裝置100的實(shí)施例可對(duì)換能器陣列108、110中的換能器賦能，以 檢測(cè)并且/或者以識(shí)別在目標(biāo)102中發(fā)現(xiàn)的異常。這些異常包括表面異常（例如，縱向缺 口）和內(nèi)部異常（例如，容積裂隙）。實(shí)施例使用對(duì)探頭裝置100提供在寬角度范圍上引 導(dǎo)聲波的能力的換能器陣列108、110和楔構(gòu)件112的幾何形狀。該范圍允許利用單個(gè)探頭 (例如，探頭裝置100)來(lái)進(jìn)行通常要求常規(guī)設(shè)計(jì)的多個(gè)不同探頭來(lái)徑向地、順時(shí)針地、和逆 時(shí)針地生成聲波的目標(biāo)檢查。
[0015] 在圖2中，探頭裝置100示為檢查系統(tǒng)114的一部分，其具有測(cè)試儀器116,測(cè)試 儀器116具有界面118,該界面118具有顯示器120和控制件122。測(cè)試儀器116例如通過(guò) 線纜124與探頭裝置100交換信號(hào)。這些信號(hào)可對(duì)換能器陣列108、110賦能，以發(fā)射聲波。 探頭裝置100的實(shí)現(xiàn)使用這些聲波來(lái)識(shí)別目標(biāo)中的異常（例如，裂縫、空隙等）。
[0016] 圖3和4示出了在圖1的3, 4-3, 4線處截取的探頭裝置100的側(cè)立視圖。在圖3 中，出于清楚目的而移除了目標(biāo)102。楔構(gòu)件112具有外表面126,該外表面126具有非平面 形狀128。探頭裝置100具有中央平面130,該中央平面130將主體構(gòu)件120和楔構(gòu)件112 一分為二。換能器陣列108、110存在于任一側(cè)上，且與中央平面130間隔開。換能器陣列 108