超声相控阵列测试装置制造方法及图纸

超声换能器阵列中的多个超声换能器子集配置成以多种角度同时向测试对象发射超声波，以使能够高效地检测测试对象中的任何朝向的异常。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文公开的主题涉及超声测试装置，更具体地来说涉及包括超声换能器阵列的测试装置。
技术介绍
可以使用无创测试设备来检验测试对象以检测和分析对象中的异常。无创测试使得检验技术人员能够操控探头或传感器在测试对象表面附近以便执行对象表面及其底层结构的测试。无创测试的一个示例是超声测试。在超声测试系统中，向超声探头传送电脉冲，其中通过超声探头中的一个或多个超声换能器（例如，压电元件）将这些电脉冲转换成超声脉冲。在工作过程中，电脉冲被施加到一个或多个超声换能器的电极，从而生成超声波，超声波被传送到探头所耦合到的测试对象。随着超声波传递通过测试对象，因为超声波与测试对象中的异常相互作用，发生称为回声的多种反射。反之，当超声波从测试对象反射回并超声换能器的压电表面接收到时，它导致换能器振动，从而生成电极两端的电压差，该电压差被信号处理电子元件检测为电信号并接收。通过跟踪电脉冲的传送与电信号的接收之间的时间差，并策略接收的电信号的振幅，能够确定异常的多种特征（例如，深度、尺寸和朝向）。相控阵列超声探头在单个阵列中具有多个电学和声学上独立的超声换能器。通过使用延迟定律改变施加到超声换能器的电脉冲的定时，相控阵列超声探头能够以不同角度（例如，按2度增量从0度到180度）生成超声波通过测试对象以尝试检测异常和识别这些异常的朝向。例如，为了以30度生成超声波，可以在第一值配置中设置相控阵列超声探头的超声换能器的传送延迟。然后为了以32度生成超声波，可以在第二值配置中设置相控阵列超声探头的超声换能器的传送延迟。这种以每个不同角度依序生成然后接收超声波是非常耗时的，并且导致测试对象的漫长检验时间，尤其是需要在测试对象上的不同位置处进行180度扫描的情况下。上文论述仅是针对常见的背景信息而提供的，无意用作帮助确定要求保护的专利技术主题的范围。
技术实现思路
超声换能器阵列中的多个超声换能器子集配置成以多种角度基本同时向测试对象传送超声波，以使能够高效地检测测试对象中的任何朝向的异常。可以在超声测试装置的一些公开实施例的实施中实现的一个优点是超声能量的同时多方向传送减少了检验时间。在一个实施例中，超声换能器阵列包括第一和第二子集的超声换能器，其中第一子集不同于第二子集。传送器控制模块连接到第一和第二子集的超声换能器，并且包括控制模块，该控制模块具有第一组延迟，所述第一组延迟用于控制第一子集的超声换能器发射的超声脉冲的定时。该控制模块还包括第二组延迟，所述第二组延迟用于控制第二子集的超声换能器发射的超声脉冲的定时。第一子集的超声换能器以第一角度发射超声波，基本同时地第二子集的超声换能器以第二角度发射超声波。在一个实施例中，超声探头包括第一和第二子集的超声换能器，其中第一子集的超声换能器不同于第二子集的超声换能器。连接到第一和第二子集中的每个超声换能器的控制线根据第一组延迟控制第一子集的超声换能器发射的超声脉冲的定时以及根据第二组延迟控制第二子集的超声换能器发射的超声脉冲的定时。第一子集的超声换能器以第一角度传送超声波，基本同时地第二子集的超声换能器以第二角度传送超声波。在一个实施例中，一种操作超声测试装置的方法包括基于第一组传送延迟向阵列中的第一子集的超声换能器传送第一组电脉冲，以及基于第二组传送延迟向阵列中的第二子集的超声换能器传送第二组电脉冲。第一和第二子集的超声换能器是不同的。然后，第一子集的超声换能器以第一角度向测试对象传送第一超声波，其中所述角度由第一组传送延迟确定。同时，第二子集的超声换能器以第二角度向测试对象传送第二超声波，其中所述第二角度由第二组传送延迟确定。本专利技术的此
技术实现思路
仅旨在提供根据一个或多个说明性实施例的本文公开的主题的概述，并不作为解释权利要求或定义本专利技术的范围的引导，本专利技术的范围仅由所附权利要求限定。提供此
技术实现思路
以简化的方式介绍这些概念的说明性选择，并在下文具体实施方式中予以进一步描述。此
技术实现思路
无意标识要求权利的主题的关键特征或本质性特征，也无意用作确定要求权利的主题的范围的协助。该要求权利的主题不限于解决
技术介绍
中提到的任何一个或全部缺点的实现。附图说明作为能够理解本专利技术的特征的方式，本专利技术的详细描述是参考某些实施例，而附图中图示了其中一些。但是要注意，要注意附图仅图示本专利技术的某些实施例，因此不应视为对其范围的限制，对于本专利技术的范围，涵盖其他等效的实施例。这些附图不一定按比例绘制，而是着重于图示本专利技术的某些实施例的特征。在这些附图中，多个不同视图中相似的数字用于指示相似的部件。因此，为了进一步理解本专利技术，可以结合附图来阅读参考下文的详细描述，在这些附图中：图1是扫描测试对象的超声换能器的示范二维阵列的示意图；图2是用于控制超声换能器阵列的示范信号处理系统的示意图；以及图3是操作超声检验装置的方法的流程图。具体实施方式图1是其传送的超声波105、107指向测试对象120的示范二维超声换能器阵列102的示意图。图2是用于控制图1的超声换能器阵列102的示范信号处理系统200的示意图。典型地，超声换能器阵列102设在探头内（未示出）作为超声测试系统的一部分，但是在图1中以示意图形式示出。超声换能器阵列102中的换能器101的布置（如图1所示为8×8阵列）无意限定可能的配置，这是因为换能器101的数量和布置能够采用多种数量和布局。每个换能器101能够沿着根据换能器101的朝向固定的方向对测试对象120（例如，穿过水塔）传送超声脉冲106。来自多个换能器101的多个超声脉冲106以预定角度产生超声波。每个换能器101还接收从测试对象120反射的超声波。超声波的传送和接收由如下描述的信号处理系统200来控制。通过控制来自超声换能器阵列102中选定子集的换能器101的超声脉冲106的定时，能够将传送的脉冲106调整成定向超声波105、107。由信号处理系统200来控制示范第一子集103的换能器101以便按调整的时间延迟关系传送超声脉冲或脉冲训练，以便以第一组传送延迟确定的第一角度传送指向测试对象120的第一超声波105。相似地，由图2的信号处理系统200来控制不同于第一子集103的第二子集104的超声换能器101以便按调整的时间延迟关系传送超声脉冲，以便以第二组传送延迟确定的不同于第一角度的第二角度传送指向测试对象120的第二超声波107。示例超声波105和107基本同时地传送以便高效地扫描测试对象120。可以相似地选择和调整超声换能器阵列102中的其他子集的换能器101（包括任何数量和组合的换能器101）以便同时以多种预定角度范围（例如，0至360度）传送超声波。预定的角度范围可以包括对应于以测试对象中不同路径为目标的不同超声波的设置。对每个子集的换能器101的该组传送延迟的受控调整确定超声波传送的角度，并且因此确定超声波撞击测试对象120的角度。这种时间脉冲整形的过程还控制超声波波阵面的特征，例如其频率。因此，能够以可编程方式选择超声换能器阵列102中的多个子集的换能器101，并且每个子集独立地与不同组的传送延迟进行调整以便以多个超声波瞄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声测试装置，其包括：超声换能器阵列，所述超声换能器阵列包括第一子集的超声换能器和第二子集的超声换能器，其中所述第一子集的超声换能器不同于所述第二子集的超声换能器；以及连接到所述第一子集的超声换能器中的每个和所述第二子集的超声换能器中的每个的传送器控制模块，所述传送器控制模块包括用于控制所述第一子集的超声换能器传送超声脉冲的定时的第一组延迟和用于控制所述第二子集的超声换能器传送超声脉冲的定时的第二组延迟；其中所述第一子集的超声换能器传送的第一超声波包含第一角度，以及所述第二子集的超声换能器传送的第二超声波包含第二角度，以及其中所述第一超声波和所述第二超声波基本同时被传送。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.31 US 13/6010041. 一种超声测试装置，其包括：
超声换能器阵列，所述超声换能器阵列包括第一子集的超声换能器和第二子集的超声换能器，其中所述第一子集的超声换能器不同于所述第二子集的超声换能器；以及
连接到所述第一子集的超声换能器中的每个和所述第二子集的超声换能器中的每个的传送器控制模块，所述传送器控制模块包括用于控制所述第一子集的超声换能器传送超声脉冲的定时的第一组延迟和用于控制所述第二子集的超声换能器传送超声脉冲的定时的第二组延迟；
其中所述第一子集的超声换能器传送的第一超声波包含第一角度，以及所述第二子集的超声换能器传送的第二超声波包含第二角度，以及其中所述第一超声波和所述第二超声波基本同时被传送。
2. 如权利要求1所述的超声测试装置，其中所述超声换能器阵列还包括附加子集的超声换能器，以及其中所述传送器控制模块包括附加组延迟，从而所述附加子集的超声换能器中的每个以不同角度传送超声波，以使所有子集的超声换能器传送的超声波包含预定的角度范围。
3. 如权利要求2所述的超声测试装置，其中所述预定的角度范围包括约0至360度的范围。
4. 如权利要求2所述的超声测试装置，其中所述预定的角度范围定义测试对象的预定测试区域。
5. 如权利要求2所述的超声测试装置，其中所述预定的角度范围包括对应于以测试对象中不同路径为目标的不同超声波的设置。
6. 如权利要求1所述的超声测试装置，其中所述第一角度和所述第二角度分别由所述第一组延迟和所述第二组延迟确定。
7. 如权利要求1所述的超声测试装置，其还包括连接到所述传送器控制模块的传送器设置模块，其中所述传送器设置模块提供所述第一组延迟和所述第二组延迟。
8. 如权利要求1所述的超声测试装置，其还包括连接到所述第一子集的超声换能器和所述第二子集的超声换能器中的每个超声换能器的放大器、滤波器和模数转换器。
9. 如权利要求4所述的超声测试装置，其还包括接收器存储模块，用于存储表示从所述测试对象反射的超声波的数据。
10. 一种超声探头，其包括：
超声换能器阵列，所述超声换能器阵列包括第一子集的超声换能器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：S法尔特，D林根伯格，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US