超聲相控陣探頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明大體涉及超聲探測組件，并且更具體而言，涉及包括相控陣探頭的超聲探測組件。
【背景技術】
[0002]超聲探測組件是已知的并用在許多不同應用中。超聲探測組件用來例如檢查測試物體并且探測/鑒別測試物體的特性，例如，腐蝕、空洞、包含物、長度、厚度等。為了精確地探測這些特征在測試物體內的位置，以前使用直束探頭。直束探頭將大體直的聲束發(fā)射到測試物體中。使用楔子來提供從直束探頭到測試物體中的傾斜聲束。需要測試多個不同的角度(例如，3.5°、7° ,10.5°、14° ,17.5°、21°、24°等)，因為不是所有的特征均可用直束探頭探測到。
[0003]在這些測試之后，使用DGS(距離、增益、尺寸)方法，基于比較關于各種角度的聲束的幅度來確定測試物體中的特征的尺寸。DGS方法通常使用在測試物體中生成旋轉地對稱聲場的直束探頭。提供多次測試運行是耗費時間的，從而導致降低的生產(chǎn)率。而且，為各特定角度使用不同尺寸的楔子(或同時使用多個探頭)是困難、昂貴、且耗時的。
[0004]由此，提供允許發(fā)射多個不同角度下的聲束來探測測試物體內的特征的超聲探測組件將是有益的。而且，能夠以更精確的方式移動聲束而無需具有特定角度(例如，例如3.5°、7° ,10.5°、14°等)的楔子將是有益的。

【發(fā)明內容】

[0005]下面提出了本發(fā)明的簡要總結以便提供對本發(fā)明的一些實例方面的基本理解。該總結不是本發(fā)明的廣泛的概述。而且，該總結不意圖鑒別本發(fā)明的關鍵元件也不描繪本發(fā)明的范圍?？偨Y的唯一目的為，以簡化的形式提出本發(fā)明的一些內容，作為稍后提出的更詳細說明的前序。
[0006]根據(jù)一方面，提供了一種用于探測測試物體中的特征的超聲探測組件。超聲探測組件包括相控陣探頭，該相控陣探頭定位在測試物體的外圍表面附近。相控陣探頭將聲束發(fā)射到測試物體中。聲束能夠通過相控陣探頭而在測試物體內移動，來探測特征。
[0007]根據(jù)另一方面，提供了一種用于探測在測試物體中的特征的超聲探測組件。超聲探測組件包括相控陣探頭，該相控陣探頭定位在測試物體的外圍表面附近。相控陣探頭包括構造為將聲束發(fā)射到測試物體中的多個換能器元件。聲束能夠在測試物體內沿至少二維方向移動來探測特征。
[0008]根據(jù)另一方面，提供了一種利用超聲探測組件探測在測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)射到測試物體中的步驟。該方法還包括使聲束在測試物體內移動來探測特征的步驟。
【附圖說明】
[0009]在參照附圖閱讀下列說明后，對于本發(fā)明所涉及的領域的技術人員而言，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，包括探測測試物體的特征的相控陣探頭的實例超聲探測組件的示意、透視圖；
圖2是部分地撕開來顯示測試物體的內部部分的實例超聲傳感器組件的側視立面圖； 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例檢查表面的端視圖。
[0012]圖5是在相控陣探頭將旋轉地對稱的聲束發(fā)射到測試物體中時的與圖2相似的實例超聲傳感器組件的側視正視圖。
[0013]圖6是包括用于將相控陣探頭定位在測試物體附近的調整結構的沿著圖2的線6-6的第二實例超聲傳感器組件的剖視圖。
【具體實施方式】
[0014]在附圖中描述和例示了包括本發(fā)明的一個或更多個方面的實例實施例。這些例示的實例不意圖為對本發(fā)明的限制。例如，本發(fā)明的一個或更多個方面可用在其他實施例中或甚至其他類型的裝置中。而且，某些術語僅出于便利性而在本文中使用，并且不應理解為對本發(fā)明的限制。而且，在附圖中，采用相同的參考標號以用于指示相同的元件。
[0015]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的實例超聲探測組件10的透視圖。超聲探測組件10用于檢查具有特征18 (例如，空洞、包含物、厚度、裂縫、腐蝕等)的實例測試物體12。超聲探測組件10包括相控陣探頭20，相控陣探頭20定位在測試物體12的外圍表面14附近。相控陣探頭20可通過將一個或更多個旋轉地對稱(例如，大體圓形)的聲束引導入測試物體12中來探測特征18。為了提供測試物體12內的改善的探測，相控陣探頭20可在測試物體12內沿多種方向移動(例如，操縱)旋轉地對稱的聲束。
[0016]實例測試物體12包括管狀軸，該管狀軸具有在圖1中的大體圓柱形形狀。測試物體12在相反的端部之間延伸，并且可包括實心主體(如圖所示)或非實心主體(例如，中空主體、導管等)。應當理解的是，為了易于例示，測試物體12在圖1中被稍微一般地/示意地繪出。實際上，測試物體12可包括多種維度，例如比所顯示的更長或更短，或具有更大或更小的直徑。而且，測試物體12不限制于沿著線性軸線延伸的導管狀結構，并且可包括彎曲、起伏、曲線等。
[0017]測試物體12的外圍表面14提供該大體圓柱形形狀。在其他實例中，測試物體12包括其他非圓柱形形狀和尺寸。例如，測試物體12可具有非圓形剖面形狀，例如具有方形或矩形剖面。再者，測試物體12可包括管狀形狀、圓錐形狀等。測試物體12不限于軸、導管等，而作為替代可包括壁、平坦或不平坦表面等。測試物體12可用在多種應用中，包括零件(例如，發(fā)電機軸等)的檢查、管線腐蝕監(jiān)控等。因此，在圖1中顯示的測試物體12包括測試物體的僅一個可能的實例。
[0018]超聲探測組件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)量的不同構造。在一個實例中，控制器15借助于導線而操作地附接至相控陣探頭20。然而在其他實例中，控制器15可與相控陣探頭20無線通信。控制器15可通過導線(或無線地)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、運行程序、存儲器、計算機、功率供應、超聲波內容等。在其他實例中，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組件10的其他裝置。
[0019]現(xiàn)轉至圖2，顯示了測試物體12的局部撕開的側視立面圖。測試物體12包括內部部分16。內部部分16是基本實心的，然而在其他實例中，內部部分16可為至少部分地中空的和/或在其中包括開口。測試物體12的內部部分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)。應當理解的是，雖然僅顯示了測試物體12的內部部分16的一部分(即，撕開部分)，但是測試物體12的其余內部部分可在結構上與圖2所示的內部部分16相似或相同。
[0020]測試物體12可還包括特征18。特征18被稍微一般地/示意地繪出，應當理解的是，特征18包括多個可能的結構、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可同樣地包括細長裂縫/缺陷、非四邊形形狀等。還應理解，圖2繪出了用于示例性目的的一個特征，但是在其他實例中，特征18可同樣地包括多個特征。特征18可定位在內部部分16內的任何位置處，例如，離相控陣探頭20更近或更遠，更接近測試物體12的一個端部等。
[0021]轉至超聲探測組件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長的、圓柱形探頭。在其他實例中，相控陣探頭20不限于在圖2中顯示的特定結構，并且可包括任何數(shù)量的不同尺寸和形狀。相控陣探頭20定位在測試物體12的外圍表面14的附近。在一個實例中，相控陣探頭20不移動地定位在測試物體12附近，使得相控陣探頭20被相對于測試物體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)，或在其他實例中，可包括彎曲、曲線等，以匹配外圍表面14的形狀。在一個實例中，當測試物體12具有比跨過檢查表面2