改进的超声检查制造技术

用于执行基本上圆柱形的对象的超声扫描的装置和方法，该装置包括：套管，适于围绕对象的圆周安装；超声探头，围绕套管的内周安装并布置为扫描对象的圆周；以及一个或多个数据连接器，提供用于超声探头的控制信息并接收来自超声探头的扫描数据。探头包括一个或多个传感器，以确定其方向或位置，以及该数据用于控制装置的操作和处理来自该阵列的数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年12月17日提交的第61/917,066号美国临时申请的优先权。
本专利技术涉及用于执行超声检查并用于管道检查的方法和装置。
技术介绍
Morrison,Jr.等人的US8,301,401针对用于检查加拿大重水铀(CANDU)反应堆管道的超声探头。探头使用诸如水的耦合剂填充围绕管道的圆周放置的圆柱形套管。探头使用包围管道的整个圆周的超声元件阵列。MacLauchlan等人的US7,823,454针对用于给波浪形的或不规则的表面建模的超声检查方法。该方法涉及在超声元件阵列和被检查的表面之间使用诸如水的扫描介质。国际公布WO2013/044350公开了用于管道表面的超声检查的操纵器。操纵器包括套管，该套管围绕管道的圆周安装、具有安装在梭子上的超声阵列。梭子围绕套管运动，使用完全聚焦方法(一种用于收集和处理探头数据的全矩阵采集技术)扫描管道的圆周。参考文献阐述了用于校准设备和软件、扫描管道表面、以及使用完全聚焦方法收集和分析探头数据以重构管道表面模型的方法。本公开依赖于这篇在先公布的教导，这些教导通过引用包含于此。Volker的美国申请公布2011/0087444(在下文中，‘444’公布)针对用于爬行穿过管道的孔并执行管道内表面的超声检查的“清管器”。参考文献公开了用于基于反向散射信号给管道表面成像的算法。‘444’公布涉及费马原理，以确定具有最短行进时间的声音路径。建模涉及首先建立网格以及给网格中的每个点确定行进时间。‘444’参考文献需要从内部扫描管道，其中，将要确定的主要信息是关于管道的内表面的三维(3D)信息。此外，这不会解决使用布置在外表面上的扫描设备给管道的内表面精确地建模的问题。Brandstrom的US7,685,878(在下文中，‘878’专利)涉及用于围绕管道的圆周使一对超声换能器旋转以进行管道焊接检查的装置。它允许延伸离开换能器的电缆和其他设备保持固定，从而仅沿着单一方向延伸出去。‘878’教导了以下设备，该设备可安装在管道上，位于邻近焊缝的位置，且该设备携带换能器并使这些换能器围绕管道旋转，要记住的是：通常只能从管道的一侧有效地接近管道。两个换能器围绕圆柱形主体上的圆周位置旋转以进行支撑在基座上的主体的结构测试，以及驱动设备包括磁性附着件，该磁性附着件可从一侧手动地到达管道，仅用于在该侧在与焊缝轴向地隔开的位置固定连接到管道。用于一对换能器的项圈形的支撑件由从一侧围绕管道缠绕的、一排分开的段形成，并围绕管道的轴旋转以围绕环形焊缝支撑换能器。这些段支撑在表面上滚动的滚子且通过磁体保持靠在管道上。换能器支撑在支撑件上，位于固定角位置以跟踪它们的位置，但是处于允许相对于管道稍微轴向或径向运动的方式。Johnson的US7,412,890(在下文中，‘890’专利)涉及用于检测管道焊缝中的裂纹的方法和设备，其包括用水充满与管道外表面相邻的体积，然后使用相控阵超声扫描管道表面。设备具有矩形腔，该矩形腔具有压靠在管道表面上的敞开的底表面并用水充满。超声阵列布置在腔的顶部。使用相控阵数据收集方法。Bicz的US5,515,298(在下文中，‘298’专利)涉及用于执行置于凹面上的指纹或其他对象的超声扫描的设备。设备从换能器阵列投射超声波，使之穿过针孔阵列(每个换能器对应一个针孔)，到达置有指纹的表面的凹的内部。然后换能器从由针孔产生的球面波形的反射和散射获得指纹的特征。设备似乎取决于置有指纹的支撑件的凹凸透镜结构的已知结构。DenBoer等人的US6,896,171(在下文中，‘171’专利)涉及用于对刚刚生成的仍然是热的管道焊缝执行EMAT(电磁超声换能器)扫描的设备。设备可包括布置在围绕管道的外表面的环形结构上的EMAT发射器和接收器线圈阵列。没有公开后处理算法的细节。设备描述为能够检测焊接缺陷的存在并给出关于它们的尺寸的某种信息，但不会给出图像、精确位置，也没有在说明书中讨论缺陷的任何进一步的细节。Alleyne等人的第2009/0158850号美国申请公布(在下文中，‘850’公布)涉及用于检查管道的方法和设备，其中，清管器设备插入管道的孔中。超声换能器压靠在管道的内壁上，并在管道壁自身的材料内使用超声导波(例如，兰姆波)以检测缺陷。数据收集和处理似乎基于可从中提取不同的波模式的全矩阵采集技术，尽管还可使用相控阵数据收集技术。Pasquali等人的第2009/0078742号美国申请公布(在下文中，‘742’公布)涉及用于检查多层壁管道例如用于热流体或冷流体的海底输送的管道的方法和设备。该方法涉及将超声探头置于管道内表面上，且当探头围绕管道壁的内周旋转时以各种间隔扫描。设备是布置在可旋转臂的端部的探头，该可旋转臂将探头布置在管道内，然后使探头围绕内壁的圆周旋转。‘742’公布还公开了以相对于管道表面的各种角度布置探头的方法。然而，它似乎仅教导了沿着管道的轴向从焊缝移位且朝着管道焊缝的位置向前或向后成角度的探头的使用。额外的现有技术参考文献包括：Ume,IfeanyiC.等人的US7762136，其教导了用于实时地和离线地测量焊透深度的超声系统和方法；McGrath,Matthew等人的US7694569，其教导了相控阵超声水楔设备；Brignac,Jacques等人的US7694564，其教导了具有定心机构的锅炉管检查探头和操作该探头的方法；Prause,Reinhard的US6935178，其教导了用于使用超声波检查管道的装置；Butler,JohnV.等人的US6734604，其教导了多模合成的光束转换设备；Pagano,DominickA.的US4872130，其教导了自动嵌入式管道检查系统；Furukawa,T.等人的JP2004028937，其教导了用于测量焊接管道的形状的方法。
技术实现思路
在本文档中描述的示例性实施例涉及用于使用全矩阵数据采集技术来执行对象的超声检查的方法和装置。在第一方面，本申请针对用于执行导管的超声扫描的装置，该装置包括：圆柱形套管，适于围绕导管的圆周安装；超声探头，安装在套管上并布置为扫描导管的圆周；以及一个或多个传感器，安装在套管上以确定套管的加速度或方向。在另一方面，本申请针对用于执行导管的超声扫描的方法，该方法包括：提供超声阵列以及至少一个传感器，超声阵列具有围绕导管的圆周排列的多个超声元件，所述至少一个传感器提供该阵列的加速度或位置；在沿着导管的纵轴的第一点布置超声阵列以朝着导管的外表面投射超声信号；以及执行沿着导管的纵轴的第一点的全矩阵采集扫描；将超声阵列重新布置在沿着导管的纵轴的第二点；执行沿着导管的纵轴的第二点的全矩阵采集扫描；使用来自所述至少一个传感器的数据以使在第一点的扫描和在第二点的扫描彼此关联；以及重复重新布置和执行全矩阵采集扫描的步骤。每次扫描包括：从超声阵列中的第一超声元件发射超声信号；感测和记录由超声阵列中的每个其他超声元件接收的超声信号；以及重复发射、感测和记录的步骤。由超声阵列中除了第一超声元件之外的每个超声元件轮流执行发射步骤。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的其他示例性实施例将对本领域普通技术人员显而易见。附图说明图1是根据示例性实施例的超声探头工具的立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于执行导管的超声扫描的装置，包括：圆柱形套管，适于围绕导管的圆周安装；超声探头，安装在套管上并布置为扫描导管的圆周；以及一个或多个传感器，安装在套管上以确定套管的加速度和套管的方向中的一个或多个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.17 US 61/917,0661.一种用于执行导管的超声扫描的装置，包括：圆柱形套管，适于围绕导管的圆周安装；超声探头，安装在套管上并布置为扫描导管的圆周；以及一个或多个传感器，安装在套管上以确定套管的加速度和套管的方向中的一个或多个。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个传感器包括至少一个陀螺仪。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个传感器包括至少一个加速度计。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个传感器包括能够操作以确定套管的方向和加速度的陀螺仪和加速度计。5.根据权利要求4所述的装置，其中，陀螺仪和加速度计能够操作以三维地确定方向和加速度。6.一种用于执行导管的超声扫描的装置，包括：圆柱形套管，适于围绕导管的圆周安装；超声探头，安装在套管上并布置为扫描导管的圆周；以及至少一个指示器，用于向用户发出关于探头数据中的缺陷的警告。7.根据权利要求1至6所述的装置，进一步包括：密封件，位于圆柱形套管的任一端，用于使流体包含在套管的内表面和导管的外部之间的内部区域中；以及流体引入口，用于接收流体并使流体进入所述内部区域中。8.根据权利要求1至7所述的装置，进一步包括：一个或多个数据连接器，给超声探头提供控制信息并接收来自超声探头的扫描数据。9.根据权利要求1至8所述的装置，其中，超声探头是超声收发器的阵列。10.根据权利要求9所述的装置，其中，超声收发器的阵列环绕导管的整个圆周。11.根据权利要求1至10所述的装置，其中，套管包括能够彼此拆开的至少两个部分，以用于围绕导管安装套管。12.根据权利要求1至11所述的装置，其中，套管具有用于向用户发出关于缺陷的警告的至少一个指示器。13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述缺陷是可影响收集的数据的质量的探头数据中的缺陷、水流问题以及围绕管道的密封件问题中的一个或多个。14.根据权利要求3至13所述的装置，其中，加速度计是3轴加速度计。15.根据权利要求1至14所述的装置，进一步包括：一个或多个灯指示器，用于给操作者提供视觉反馈。16.根据权利要求1至14所述的装置，进一步包括：旋转编码器，用于确定工具已经沿着管道行进的距离；以及一个或多个IMU，用于记录装置的方向。17.一种用于执行导管的超声扫描的装置，包括：圆柱形套管，适于围绕导管的圆周安装；超声探头，安装在套管上并布置为扫描导管的圆周；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑞文·谭格腾郝斯，亚达夫·韦尔马，安德鲁·洪，亚历克斯·萨库塔，
申请(专利权)人：安大略发电有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA