超聲相控陣列測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的主題涉及超聲測試裝置，更具體地來說涉及包括超聲換能器陣列的測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]可以使用無創(chuàng)測試設(shè)備來檢驗測試對象以檢測和分析對象中的異常。無創(chuàng)測試使得檢驗技術(shù)人員能夠操控探頭或傳感器在測試對象表面附近以便執(zhí)行對象表面及其底層結(jié)構(gòu)的測試。無創(chuàng)測試的一個示例是超聲測試。
[0003]在超聲測試系統(tǒng)中，向超聲探頭傳送電脈沖，其中通過超聲探頭中的一個或多個超聲換能器(例如，壓電元件)將這些電脈沖轉(zhuǎn)換成超聲脈沖。在工作過程中，電脈沖被施加到一個或多個超聲換能器的電極，從而生成超聲波，超聲波被傳送到探頭所耦合到的測試對象。隨著超聲波傳遞通過測試對象，因為超聲波與測試對象中的異常相互作用，發(fā)生稱為回聲的多種反射。反之，當超聲波從測試對象反射回并超聲換能器的壓電表面接收到時，它導致?lián)Q能器振動，從而生成電極兩端的電壓差，該電壓差被信號處理電子元件檢測為電信號并接收。通過跟蹤電脈沖的傳送與電信號的接收之間的時間差，并策略接收的電信號的振幅，能夠確定異常的多種特征(例如，深度、尺寸和朝向)。
[0004]相控陣列超聲探頭在單個陣列中具有多個電學和聲學上獨立的超聲換能器。通過使用延遲定律改變施加到超聲換能器的電脈沖的定時，相控陣列超聲探頭能夠以不同角度(例如，按2度增量從O度到180度)生成超聲波通過測試對象以嘗試檢測異常和識別這些異常的朝向。例如，為了以30度生成超聲波，可以在第一值配置中設(shè)置相控陣列超聲探頭的超聲換能器的傳送延遲。然后為了以32度生成超聲波，可以在第二值配置中設(shè)置相控陣列超聲探頭的超聲換能器的傳送延遲。這種以每個不同角度依序生成然后接收超聲波是非常耗時的，并且導致測試對象的漫長檢驗時間，尤其是需要在測試對象上的不同位置處進行180度掃描的情況下。
[0005]上文論述僅是針對常見的背景信息而提供的，無意用作幫助確定要求保護的發(fā)明主題的范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]超聲換能器陣列中的多個超聲換能器子集配置成以多種角度基本同時向測試對象傳送超聲波，以使能夠高效地檢測測試對象中的任何朝向的異常。可以在超聲測試裝置的一些公開實施例的實施中實現(xiàn)的一個優(yōu)點是超聲能量的同時多方向傳送減少了檢驗時間。
[0007]在一個實施例中，超聲換能器陣列包括第一和第二子集的超聲換能器，其中第一子集不同于第二子集。傳送器控制模塊連接到第一和第二子集的超聲換能器，并且包括控制模塊，該控制模塊具有第一組延遲，所述第一組延遲用于控制第一子集的超聲換能器發(fā)射的超聲脈沖的定時。該控制模塊還包括第二組延遲，所述第二組延遲用于控制第二子集的超聲換能器發(fā)射的超聲脈沖的定時。第一子集的超聲換能器以第一角度發(fā)射超聲波，基本同時地第二子集的超聲換能器以第二角度發(fā)射超聲波。
[0008]在一個實施例中，超聲探頭包括第一和第二子集的超聲換能器，其中第一子集的超聲換能器不同于第二子集的超聲換能器。連接到第一和第二子集中的每個超聲換能器的控制線根據(jù)第一組延遲控制第一子集的超聲換能器發(fā)射的超聲脈沖的定時以及根據(jù)第二組延遲控制第二子集的超聲換能器發(fā)射的超聲脈沖的定時。第一子集的超聲換能器以第一角度傳送超聲波，基本同時地第二子集的超聲換能器以第二角度傳送超聲波。
[0009]在一個實施例中，一種操作超聲測試裝置的方法包括基于第一組傳送延遲向陣列中的第一子集的超聲換能器傳送第一組電脈沖，以及基于第二組傳送延遲向陣列中的第二子集的超聲換能器傳送第二組電脈沖。第一和第二子集的超聲換能器是不同的。然后，第一子集的超聲換能器以第一角度向測試對象傳送第一超聲波，其中所述角度由第一組傳送延遲確定。同時，第二子集的超聲換能器以第二角度向測試對象傳送第二超聲波，其中所述第二角度由第二組傳送延遲確定。
[0010]本發(fā)明的此
【發(fā)明內(nèi)容】
僅旨在提供根據(jù)一個或多個說明性實施例的本文公開的主題的概述，并不作為解釋權(quán)利要求或定義本發(fā)明的范圍的引導，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。提供此
【發(fā)明內(nèi)容】
以簡化的方式介紹這些概念的說明性選擇，并在下文【具體實施方式】中予以進一步描述。此
【發(fā)明內(nèi)容】
無意標識要求權(quán)利的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)性特征，也無意用作確定要求權(quán)利的主題的范圍的協(xié)助。該要求權(quán)利的主題不限于解決【背景技術(shù)】中提到的任何一個或全部缺點的實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0011]作為能夠理解本發(fā)明的特征的方式，本發(fā)明的詳細描述是參考某些實施例，而附圖中圖示了其中一些。但是要注意，要注意附圖僅圖示本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)視為對其范圍的限制，對于本發(fā)明的范圍，涵蓋其他等效的實施例。這些附圖不一定按比例繪制，而是著重于圖示本發(fā)明的某些實施例的特征。在這些附圖中，多個不同視圖中相似的數(shù)字用于指示相似的部件。因此，為了進一步理解本發(fā)明，可以結(jié)合附圖來閱讀參考下文的詳細描述，在這些附圖中:
圖1是掃描測試對象的超聲換能器的示范二維陣列的示意圖；
圖2是用于控制超聲換能器陣列的示范信號處理系統(tǒng)的示意圖；以及圖3是操作超聲檢驗裝置的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]圖1是其傳送的超聲波105、107指向測試對象120的示范二維超聲換能器陣列102的示意圖。圖2是用于控制圖1的超聲換能器陣列102的示范信號處理系統(tǒng)200的示意圖。典型地，超聲換能器陣列102設(shè)在探頭內(nèi)(未示出)作為超聲測試系統(tǒng)的一部分，但是在圖1中以示意圖形式示出。超聲換能器陣列102中的換能器101的布置(如圖1所示為8X8陣列)無意限定可能的配置，這是因為換能器101的數(shù)量和布置能夠采用多種數(shù)量和布局。
[0013]每個換能器101能夠沿著根據(jù)換能器101的朝向固定的方向?qū)y試對象120 (例如，穿過水塔)傳送超聲脈沖106。來自多個換能器101的多個超聲脈沖106以預(yù)定角度產(chǎn)生超聲波。每個換能器101還接收從測試對象120反射的超聲波。超聲波的傳送和接收由如下描述的信號處理系統(tǒng)200來控制。通過控制來自超聲換能器陣列102中選定子集的換能器101的超聲脈沖106的定時，能夠?qū)魉偷拿}沖106調(diào)整成定向超聲波105、107。
[0014]由信號處理系統(tǒng)200來控制示范第一子集103的換能器101以便按調(diào)整的時間延遲關(guān)系傳送超聲脈沖或脈沖訓練，以便以第一組傳送延遲確定的第一角度傳送指向測試對象120的第一超聲波105。相似地，由圖2的信號處理系統(tǒng)200來控制不同于第一子集103的第二子集104的超聲換能器101以便按調(diào)整的時間延遲關(guān)系傳送超聲脈沖，以便以第二組傳送延遲確定的不同于第一角度的第二角度傳送指向測試對象120的第二超聲波107。示例超聲波105和107基本同時地傳送以便高效地掃描測試對象120?？梢韵嗨频剡x擇和調(diào)整超聲換能器陣列102中的其他子集的換能器101 (包括任何數(shù)量和組合的換能器101)以便同時以多種預(yù)定角度范圍(例如，O至360度)傳送超聲波。預(yù)定的角度范圍可以包括對應(yīng)于以測試對象中不同路徑為目標的不同超聲波的設(shè)置。對每個子集的換能器101的該組傳送延遲的受控調(diào)整確定超聲波傳送的角度，并且因此確定超聲波撞擊測試對象120的角度。這種時間脈沖整形的過程還控制超聲波波陣面的特征，例如其頻率。因此，能夠以可編程方式選擇超聲換能器陣列102中的多個子集的換能器101，并且每個子集獨立地與不同組的傳送延遲進行調(diào)整以便以多個超聲波瞄準測試對象120。通過同時將這些