超聲相控陣列測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開(kāi)的主題涉及超聲測(cè)試裝置，更具體地來(lái)說(shuō)涉及包括超聲換能器陣列的測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]可以使用無(wú)創(chuàng)測(cè)試設(shè)備來(lái)檢驗(yàn)測(cè)試對(duì)象以檢測(cè)和分析對(duì)象中的異常。無(wú)創(chuàng)測(cè)試使得檢驗(yàn)技術(shù)人員能夠操控探頭或傳感器在測(cè)試對(duì)象表面附近以便執(zhí)行對(duì)象表面及其底層結(jié)構(gòu)的測(cè)試。無(wú)創(chuàng)測(cè)試的一個(gè)示例是超聲測(cè)試。
[0003]在超聲測(cè)試系統(tǒng)中，向超聲探頭傳送電脈沖，其中通過(guò)超聲探頭中的一個(gè)或多個(gè)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(guò)程中，電脈沖被施加到一個(gè)或多個(gè)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(cè)試對(duì)象。隨著超聲波傳遞通過(guò)測(cè)試對(duì)象，因?yàn)槌暡ㄅc測(cè)試對(duì)象中的異常相互作用，發(fā)生稱(chēng)為回聲的多種反射。反之，當(dāng)超聲波從測(cè)試對(duì)象反射回并超聲換能器的壓電表面接收到時(shí)，它導(dǎo)致?lián)Q能器振動(dòng)，從而生成電極兩端的電壓差，該電壓差被信號(hào)處理電子元件檢測(cè)為電信號(hào)并接收。通過(guò)跟蹤電脈沖的傳送與電信號(hào)的接收之間的時(shí)間差，并策略接收的電信號(hào)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(gè)陣列中具有多個(gè)電學(xué)和聲學(xué)上獨(dú)立的超聲換能器。通過(guò)使用延遲定律改變施加到超聲換能器的電脈沖的定時(shí)，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(guò)測(cè)試對(duì)象以嘗試檢測(cè)異常和識(shí)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(gè)不同角度依序生成然后接收超聲波是非常耗時(shí)的，并且導(dǎo)致測(cè)試對(duì)象的漫長(zhǎng)檢驗(yàn)時(shí)間，尤其是需要在測(cè)試對(duì)象上的不同位置處進(jìn)行180度掃描的情況下。
[0005]上文論述僅是針對(duì)常見(jiàn)的背景信息而提供的，無(wú)意用作幫助確定要求保護(hù)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(gè)超聲換能器子集配置成以多種角度基本同時(shí)向測(cè)試對(duì)象傳送超聲波，以使能夠高效地檢測(cè)測(cè)試對(duì)象中的任何朝向的異常?？梢栽诔暅y(cè)試裝置的一些公開(kāi)實(shí)施例的實(shí)施中實(shí)現(xiàn)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是超聲能量的同時(shí)多方向傳送減少了檢驗(yàn)時(shí)間。
[0007]在一個(gè)實(shí)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(shí)。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(shí)。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(shí)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(gè)實(shí)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(gè)超聲換能器的控制線(xiàn)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(shí)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(shí)。第一子集的超聲換能器以第一角度傳送超聲波，基本同時(shí)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(gè)實(shí)施例中，一種操作超聲測(cè)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(cè)試對(duì)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(shí)，第二子集的超聲換能器以第二角度向測(cè)試對(duì)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(gè)或多個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例的本文公開(kāi)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(dǎo)，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(jiǎn)化的方式介紹這些概念的說(shuō)明性選擇，并在下文【具體實(shí)施方式】中予以進(jìn)一步描述。此
【發(fā)明內(nèi)容】
無(wú)意標(biāo)識(shí)要求權(quán)利的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)性特征，也無(wú)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(gè)或全部缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)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(xì)描述是參考某些實(shí)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(shí)施例，因此不應(yīng)視為對(duì)其范圍的限制，對(duì)于本發(fā)明的范圍，涵蓋其他等效的實(shí)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(shí)施例的特征。在這些附圖中，多個(gè)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(jìn)一步理解本發(fā)明，可以結(jié)合附圖來(lái)閱讀參考下文的詳細(xì)描述，在這些附圖中:
圖1是掃描測(cè)試對(duì)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(hào)處理系統(tǒng)的示意圖；以及圖3是操作超聲檢驗(yàn)裝置的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖1是其傳送的超聲波105、107指向測(cè)試對(duì)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(hào)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(cè)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(wú)意限定可能的配置，這是因?yàn)閾Q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(gè)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(cè)試對(duì)象120 (例如，穿過(guò)水塔)傳送超聲脈沖106。來(lái)自多個(gè)換能器101的多個(gè)超聲脈沖106以預(yù)定角度產(chǎn)生超聲波。每個(gè)換能器101還接收從測(cè)試對(duì)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(hào)處理系統(tǒng)200來(lái)控制。通過(guò)控制來(lái)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(shí)，能夠?qū)魉偷拿}沖106調(diào)整成定向超聲波105、107。
[0014]由信號(hào)處理系統(tǒng)200來(lái)控制示范第一子集103的換能器101以便按調(diào)整的時(shí)間延遲關(guān)系傳送超聲脈沖或脈沖訓(xùn)練，以便以第一組傳送延遲確定的第一角度傳送指向測(cè)試對(duì)象120的第一超聲波105。相似地，由圖2的信號(hào)處理系統(tǒng)200來(lái)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(shí)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(cè)試對(duì)象120的第二超聲波107。示例超聲波105和107基本同時(shí)地傳送以便高效地掃描測(cè)試對(duì)象120。可以相似地選擇和調(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(shí)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(duì)應(yīng)于以測(cè)試對(duì)象中不同路徑為目標(biāo)的不同超聲波的設(shè)置。對(duì)每個(gè)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(cè)試對(duì)象120的角度。這種時(shí)間脈沖整形的過(guò)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(gè)子集的換能器101，并且每個(gè)子集獨(dú)立地與不同組的傳送延遲進(jìn)行調(diào)整以便以多個(gè)超聲波瞄準(zhǔn)測(cè)試對(duì)象120。通過(guò)同時(shí)將這些