專利名稱：超聲波檢查方法和儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用超聲波來檢查部件的方法和儀器。

背景技術(shù)：
圖1示出了檢查帶有孔2的復(fù)合部件1的傳統(tǒng)方法。該部件1被浸入容納有水 4的槽3中。超聲波能量被從換能器6發(fā)出而穿過水4浸入到部件1內(nèi)。在穿過部件1 之后，超聲波能量被引導(dǎo)離開反射物而穿過部件回到換能器6。接收到的超聲波能量由超 聲波測量系統(tǒng)(未示出)處理以建立部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。從孔2發(fā)出分層缺陷5。當(dāng)部件1被放置在槽3中時，水4流入到孔2中并且充 滿分層缺陷5。結(jié)果缺陷5變得難以被超聲波測量系統(tǒng)檢測。因為這個原因，傳統(tǒng)的超 聲波液浸技術(shù)對于檢測這樣的缺陷會是不可靠的。解決這個問題的一種傳統(tǒng)方案是將換能器放置成直接與面板接觸，由此不需要 液體耦合介質(zhì)。然而這會是耗費大量勞動的且是耗費時間的。另一個傳統(tǒng)方案是使用相 控陣超聲波裝置，還是與面板直接接觸，由此不需要液體耦合介質(zhì)。然而，這會是昂貴 的并且需要經(jīng)過專門訓(xùn)練的操作人員。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供一種檢查部件的方法，所述部件包括帶有入口的孔，所 述方法包括經(jīng)由液體耦合介質(zhì)將超聲波導(dǎo)入到所述部件中；經(jīng)由所述液體耦合介質(zhì) 從所述部件接收超聲波；處理接收到的超聲波以確定所述部件的特性；以及使用帶子 (tape)密封所述孔的所述入口，以防止所述液體耦合介質(zhì)流入到所述孔的所述入口中， 其中所述帶子的聲阻抗高于或低于所述液體耦合介質(zhì)的聲阻抗不超過40%。本發(fā)明的第二方面提供一種用于檢測部件的儀器，所述部件包括帶有入口的 孔，所述儀器包括超聲波測量裝置；以及用于密封所述孔的所述入口的帶子，所述 帶子的聲阻抗高于或低于水的聲阻抗不超過40% (即，所述帶子的聲阻抗高于或低于 1.49X 106kg · S-1 · m 2 不超過 40%)。通過選用聲阻抗與所述液體耦合介質(zhì)(所述液體耦合介質(zhì)大多數(shù)情況下是水)的 聲阻抗相對接近的帶子，所述帶子是相對可透過超聲波的，并且由此至少能夠確定所述 孔的壁中是否存在缺陷。典型地所述帶子的聲阻抗高于或低于所述液體耦合介質(zhì)的聲阻抗不超過30%。 更優(yōu)選地所述帶子的聲阻抗高于或低于所述液體耦合介質(zhì)的聲阻抗不超過20%。典型地所述帶子的縱波波速高于或低于所述液體耦合介質(zhì)的縱波波速不超過 40%,優(yōu)選地不超過30%，并且最優(yōu)選地不超過20%。典型地所述帶子使被導(dǎo)入所述部件的超聲波衰減了小于6dB，優(yōu)選地小于4dB。典型地所述部件由層壓材料例如纖維增強復(fù)合材料制成。因而所述方法可以用 來檢測所述部件內(nèi)是否存在分層缺陷，尤其是所述孔的壁中是否存在分層缺陷。
所述孔可以是帶有兩個入口的通孔，或者是僅帶有一個入口的盲孔。在所述孔 是通孔的情況下，典型地兩個入口都使用所述帶子進行密封。


現(xiàn)在將 參照附圖描述本發(fā)明的實施方式，其中圖1示出了在傳統(tǒng)的超聲波液浸檢測配置中帶有孔的部件；圖2示出了具有用帶子密封的孔的部件；圖3示出了檢查圖2的部件的方法；以及圖4示出了檢查圖2的部件的替代方法。
具體實施例方式圖2示出了包括鉆孔11的復(fù)合部件10，該鉆孔11豎直地穿過部件10 (該鉆孔 11穿透部件10的上表面14和下表面15)以產(chǎn)生上入口和下入口。部件10由碳纖維增強 塑料(CFRP)復(fù)合材料制成，其中材料的層在孔11處終止。示出了從孔11的側(cè)部發(fā)出 的分層缺陷18。采用帶子19來對孔11的上入口和下入口兩者進行密封。帶子19通過薄的耐水 膠粘劑層(未示出)附著到復(fù)合部件10的上表面14和下表面15。用于將帶子19附著到 部件10的膠粘劑在室溫下固化，這使得易于貼上帶子19。在已經(jīng)貼上帶子19之后，如 圖2所示刮刀16在帶子上刮擦以除去氣泡。刮刀16是透明的以使操作人員能看見任何氣泡。緊接著如圖3所示，部件10被浸入水槽12，帶子19防止水13經(jīng)由上入口或下 入口進入到孔11中。超聲波能量22從超聲波換能器20發(fā)出并且經(jīng)由水13被導(dǎo)入部件10中。該能量 在穿過部件10之后，被玻璃反射板21反射而穿過部件10和水13回到超聲波換能器20。 然后接收到的超聲波23由測量系統(tǒng)24處理以確定部件10的特性。換能器20發(fā)出短脈沖超聲波能量并且接收一系列反射的脈沖，這些反射的脈沖 是由以下引起的a)來自部件的前表面的反射；b)來自部件內(nèi)任何缺陷的反射；c)來自 部件的背面的反射；以及d)來自板21的反射。系統(tǒng)24可以以多種方式分析這些脈沖。 例如系統(tǒng)24可以測量來自部件內(nèi)的缺陷的脈沖b)的到達時間。這給出關(guān)于缺陷是否存在 的信息，以及缺陷在部件內(nèi)的深度的信息。可替代地，可以測量脈沖d)的振幅。因為 該脈沖已經(jīng)兩次穿過部件，所以其振幅給出穿過部件的總的衰減損失的指示，并且因此 給出缺陷是否存在的指示。將換能器掃描在平行于部件的光柵圖中以建立部件的二維圖 像。典型地數(shù)據(jù)呈現(xiàn)為彩色圖像，在該彩色圖像中，每個像素的顏色表示缺陷的深度， 或者穿過部件的衰減損失。槽12中的水13用作耦合介質(zhì)，超聲波能量可以以相對低且均勻的衰減通過該耦 合介質(zhì)。因為帶子19防止水13流入到孔11中，所以分層缺陷18充滿空氣?？諝饩哂?大體上比水耦合介質(zhì)和部件10的復(fù)合材料兩者更大的聲阻抗。因此，當(dāng)超聲波穿過缺陷 18時，超聲波衰減得更嚴(yán)重。這使得能夠通過測量系統(tǒng)24將缺陷18與其環(huán)境區(qū)別開。膠粘劑層和帶子19的結(jié)合使被導(dǎo)入部件中的超聲波22沿每個方向衰減小于6dB (并且優(yōu)選地小于4dB)。這允許足夠量的超聲波能量返回到換能器20以便能夠在有 帶子的區(qū)域內(nèi)檢查部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 帶子19和膠粘劑由聲阻抗近似于水的聲阻抗的材料制成(水的聲阻抗為 1.49X IO6rayI = 1.49X 106kg · s—1 · m 2)。這是有益的，因為在解析由測量系統(tǒng)產(chǎn)生的 超聲波圖像中，幾乎不需要或者不需要額外地考慮帶子19或膠粘劑。對于帶子來說，下列材料是合適的如NUWC XP-I聚氨脂脲、PRC-Desoto，s PR-1547或PR-1592、或Cytech，s Conathane (聚氨脂灌封膠)EN-7。這些材料具有大 約1.71 X IO6rayI的聲阻抗，即大約比水的聲阻抗高15%。預(yù)期該帶子材料將在每個方向 上產(chǎn)生低于3dB的衰減損失。帶子通過簡單的擠壓加工或通過壓延加工而制成。膠粘劑通過噴霧或浸漬而涂到帶子上。對于膠粘劑來說，諸如環(huán)氧膠粘劑 DP-190之類的材料是合適的。因為僅需要薄的膠粘劑層將帶子粘合到部件，所以膠粘劑 的聲阻抗并不重要。優(yōu)選地帶子19還具有近似于水的縱波波速(水的縱波波速是1430m/s)。這允 許測量系統(tǒng)能夠采用行程時間算法(a time of flight algorithm)(諸如脈沖回波技術(shù))來處理 接收到的超聲波信號而不需要引入附加的測量補償。NUWC XP-I 聚氨脂脲、PRC-Desoto，s PR-1547 和 PR-1592、以及 Cytech，s Conathane (聚氨脂灌封膠)EN_7都具有與室溫下的純水的密度相近的密度(例如PR1547 具有1.05g/cm3的密度，該密度與水的密度lg/cm3相近)。因為聲阻抗被計算為(密度X 速度)，所以可知這些材料具有與水的縱波波速相近的縱波波速。雖然在圖3中示出了雙程穿過式傳輸?shù)某暡y量系統(tǒng)，但是可以被采用包括 單程穿過式傳輸技術(shù)的其它測量方式。此外，通過將水射流噴射在部件上而不是將部件完全浸入水中可以提供這樣的 水程，該水程提供超聲波換能器20和部件10之間的耦合。圖4中示出了一個實施例， 其中，發(fā)射器30經(jīng)由從上方噴在部件上的水射流31將超聲波導(dǎo)入部件中，并且接收器32 經(jīng)由從下方噴射在部件上的水射流33從部件接收超聲波。雖然在所述的實施例中使用的是水耦合介質(zhì)，但是也可以使用任何其他合適的 液體耦合介質(zhì)。在這種情況下，優(yōu)選地選擇聲阻抗和縱波波速與替代性耦合介質(zhì)的聲阻 抗和縱波波速近似的帶子和膠粘劑。雖然上面已經(jīng)參照一個或多個實施方式描述了發(fā)明，但是將能理解到，可以做 出各種改變或修改而不偏離在所附的權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢查部件的方法，所述部件包括帶有入口的孔，所述方法包括a.經(jīng)由液體耦合介質(zhì)將超聲波導(dǎo)入到所述部件中；b.經(jīng)由所述液體耦合介質(zhì)從所述部件接收超聲波；c.對所述接收到的超聲波進行處理以確定所述部件的特性；d.使用帶子對所述孔的所述入口進行密封，以防止所述液體耦合介質(zhì)流入到所述 孔的所述入口中，其中所述帶子的聲阻抗高于或低于所述液體耦合介質(zhì)的聲阻抗不超過 40%。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 述液體耦合介質(zhì)的聲阻抗不超過30%。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 述液體耦合介質(zhì)的聲阻抗不超過20%。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 所述液體耦合介質(zhì)的縱波波速不超過40%。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 所述液體耦合介質(zhì)的縱波波速不超過30%。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 所述液體耦合介質(zhì)的縱波波速不超過20%。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 的所述超聲波衰減了小于6dB。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 部件的表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述膠粘劑是環(huán)氧樹脂，該環(huán)氧樹脂在室溫下 固化。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述部件由層壓材料制成。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，對所述接收到的超聲波進行處理 以確定所述孔的壁中是否存在缺陷。
12.—種用于檢查部件的儀器，所述部件包括帶有入口的孔，所述儀器包括a.超聲波測量裝置；以及b.帶子，該帶子用于密封所述孔的所述入口，所述帶子的聲阻抗高于或低于水的聲 阻抗 1.49X 106kg · s—1 · m 2 不超過 40%。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的儀器，其中，所述帶子的聲阻抗高于或低于水的聲阻抗 1.49X 106kg · S-1 · m2 不超過 30%。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的儀器，其中，所述帶子的聲阻抗高于或低于水的聲阻抗 1.49X 106kg · S-1 · m2 不超過 20%。其中，所述帶子的聲阻抗高于或低于所 其中，所述帶子的聲阻抗高于或低于所 其中，所述帶子的縱波波速高于或低于 其中，所述帶子的縱波波速高于或低于 其中，所述帶子的縱波波速高于或低于 其中，所述帶子使被導(dǎo)入到所述部件中 其中，所述帶子通過膠粘劑粘附到所述
全文摘要
一種檢查部件的方法，所述部件包括帶有入口的孔。所述方法包括經(jīng)由液體耦合介質(zhì)將超聲波導(dǎo)入到所述部件中；經(jīng)由所述液體耦合介質(zhì)從所述部件接收超聲波；對所述接收到的超聲波進行處理以確定所述部件的特性。使用帶子對所述孔的所述入口進行密封，以防止所述液體耦合介質(zhì)流入到所述孔的所述入口中。所述帶子的聲阻抗高于或低于所述液體耦合介質(zhì)的聲阻抗不超過40％。通過選用聲阻抗與所述液體耦合介質(zhì)(該液體耦合介質(zhì)在大多數(shù)情況下是水)的聲阻抗相對接近的帶子，所述帶子是相對可透過超聲波的，并且由此至少能夠確定所述孔的壁中是否存在缺陷。
文檔編號G10K11/02GK102027365SQ200980115307
公開日2011年4月20日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月1日
發(fā)明者約翰·克辛斯 申請人:空中客車操作有限公司