[发明专利]用于测量材料厚度的装置和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及超声探头，并且更具体地涉及测量材料厚度的双相控阵超声探头。

背景技术

超声检测是无损检测类型，其用于检查检测物体以便识别和/或表征检测物体中的缺陷、瑕疵和其他异常。在超声检测中使用的检测设备大体上包括发送和接收信号的探头、操作该探头的检测仪器和在该探头和该检测仪器之间传送信息的电缆。

探头包含换能器元件，其采用有助于无损检测的方式由响应于某些刺激的压电材料构造。例如，在探头中发现的某些换能器元件响应于施加到电极(其连接到该元件)的电波形脉冲产生声波。这些元件还响应于声波，例如从检测物体反射的那些声波。这在连接到该元件的电极两端产生电压差。为了超声检测的目的，换能器元件用于传送声波进入检测物体，换能器元件用于捕获那些声波的反射并且由反射波引起的合成电压差被处理以便分析检测物体。

尽管许多探头使用相同的换能器元件来传送和接收声波，这样的探头典型地不适合于测量被腐蚀材料的厚度，因为腐蚀产生噪声(例如背散射噪声)。相反，用于测量被腐蚀材料的厚度的探头典型地具有一对换能器元件，一个传送声波到检测物体，而一个接收从检测物体反射的声波。然而，适合于测量被腐蚀材料的类型的探头通常与具有大的表面积的检测物体不相容。

对此的一个原因是因为这些探头的视场比检测物体的感兴趣区域小得多。这使检测大的感兴趣区域效率非常低，并且在许多情况下成本非常高。此外，因为探头的视场与检测物体的感兴趣区域的比率是小的，感兴趣区域中的缺陷将被错过的可能性增加，因为缺陷可能不落入探头的视场内。

因此，具有可以对于大的感兴趣区域提供高度精确地测量材料厚度的装置，这将是有利的。具有可以测量被腐蚀材料的厚度的装置，同时该装置采用通过降低检查成本和在检查期间错过缺陷的可能性以便改善检测物体的检查的方式配置，这也将是有利的。

发明内容

在一个实施例中，用于测量检测物体的厚度的测量探头，该测量探头包括延迟块，其包括具有纵轴线的本体，该本体包括靠近该检测物体放置的扫描表面和与该扫描表面相对的支撑表面。该测量探头还包括采用形成有源组合的方式声耦合于该支撑表面的多个换能器元件，该有源组合包括用于产生超声束的传送器侧和用于接收回声信号的接收器侧，该接收器侧与该传送器侧是间隔关系，该间隔关系形成沿着纵轴线延伸的间隙。该测量探头进一步包括采用使该有源组合的该传送器侧与该接收器侧在声学上分开的方式设置在该间隙中的串扰屏障，其中该接收器侧包括响应于回声信号的至少一个换能器元件，该回声信号对应于从传送器侧上的至少一个换能器元件引导进入检测物体的超声束。

在另一个实施例中，用于测量材料厚度的测量系统，该系统包括测量探头，其包括具有纵轴线的延迟块和采用形成有源组合的方式声耦合于该延迟块的多个换能器元件，该有源组合包括用于产生超声束的传送器侧和用于接收回声信号的接收器侧，该接收器侧与该传送器侧是间隔关系，该间隔关系形成围绕纵轴线的间隙，该间隙包括采用使该传送器侧与该接收器侧在声学上分开的方式设置的串扰屏障。该系统还包括耦合于测量探头的检测仪器，该检测仪器包括采用引起超声束的第一参数的方式控制有源组合中的至少一个换能器元件的界面，其中该接收器侧包括响应于回声(其对应于该超声束)的至少一个换能器元件。

在再另一个实施例中，用具有延迟块的测量探头使检测物体成像的方法，该延迟块包括具有纵轴线的本体，该本体包括靠近该检测物体放置的扫描表面和与该扫描表面相对的支撑表面。该方法包括在该支撑表面上形成具有多个换能器元件的多个有源组合，该有源组合的每个包括用于产生超声束的传送器侧和用于接收回声信号的接收器侧，该接收器侧与该传送器侧是间隔关系，该间隔关系形成沿着纵轴线延伸的间隙。该方法还包括采用从第一有源组合的传送器侧上的第一换能器产生第一超声束的方式激活第一有源组合。该方法还包括用第一有源组合的接收器侧上的至少一个换能器元件接收来自该第一超声束的回声信号。

附图说明

因此可以详细理解本发明的上述特征所采用的方式、上文简要概括的本发明的更特定的说明可通过参考某些实施例(其中一些在附图中图示)而获得。然而，要注意附图仅图示本发明的典型实施例并且因此不认为限制它的范围，因为本发明可承认其他同等有效的实施例。图不必按比例绘制，重点一般放在图示发明的某些实施例的原理上。从而，对于本发明的本质和目的的进一步理解，可以参考连同图阅读的下列详细说明，图中：

图1是包括测量探头的一个实施例的测量系统的透视图。