[发明专利]超声检验头和超声检验设备

说明书

用于超声检验设备的检验头（100），用于在检验件相对于所述检验头沿检验方向相对运动的情况下的无损材料检验，包括：检验头壳体（110），其沿检验方向定义纵向方向（L）和垂直于所述检验方向地定义横向方向（Q）；以及多个发送‑接收单元（150‑1，150‑2，150‑3）。每个发送‑接收单元具有发送器元件（T1，T2，T3）和相关联的接收器元件（R1，R2，R3），并且在横向方向（Q）上定义有效检验宽度（PB1，PB2，PB3），使得当检验件相对于检验头沿检验方向相对运动时能够通过发送‑接收单元检验具有有效检验宽度的检验轨道。发送‑接收单元布置在至少两个在纵向方向（L）上连续并且在横向方向（Q）上延伸的行（155‑1,155‑2）中。来自不同行的发送‑接收单元在横向方向（Q）上相互偏移，使得相互偏移的发送‑接收单元的接收器元件（R1，R2，R3）在重叠区域（U1‑2，U2‑3）中彼此重叠，使得发送‑接收单元的整体无间隙地覆盖有效检验头‑检验宽度（PKPB）。所有发送‑接收单元布置在检验头壳体（110）中。所有发送器元件（T1，T2，T3）电连接到检验头的公共发送器连接元件（AT）。

技术领域

本发明涉及一种用于超声检验设备的检验头，用于在检验件相对于检验头沿检验方向相对移动的情况下的无损材料检验。

背景技术

超声检验是用于发现材料缺陷（所谓的不致密）以及用于借助超声确定部件尺寸的声学方法。它属于无损的检验方法。在使用超声（US）的无损材料检验中，声波经由耦合介质（例如液体层）从检验头传输到检验件。携带关于检验物品的状态的信息的超声波从检验件到接收检验头的传输通常也经由同一耦合介质进行。为了发送和接收超声波或超声脉冲，可以使用分离的发送检验头和接收检验头。检验头在此理解为其中安装有一个或多个超声换能器的处理单元。超声换能器本身是将电信号转换为声信号（声学信号）或将声信号转换为电信号的元件。大多数情况下，发送声音和接收声音的超声换能器组合在一个检验头中。如果涉及单独的发送器和接收器，则人们也会称为发射-接收检验头或SE检验头。例如当需要高的最小工作距离时，SE检验头是优选的。如果使用同一个超声换能器发送和接收，则称为脉冲回波检验头。

发送-接收检验头（SE检验头）例如用于厚板的超声检验。厚板的典型宽度通常为1m至5m，典型长度为3m至30m，典型厚度为5mm至150mm。A.Weber等人的文章“BetrieblicheErfahrungen mit einer neuen Ganztafel-Untraschallprüfanlage(使用新的全板超声检验设备的可操作经验)”，DGZfP年会2013-DL2.B.2，第1至8页，描述了一种全板超声检验设备，该设备布置在直接位于冷却床后面的轧机中，该冷却床位于进入剪切轧机机列的入口中。在所描述的超声检验设备中总共安装了76个单独气动受控的检验头支架。使用标称频率为5MHz的SE检验头。所使用的多重振荡器具有50mm的宽度并且分为4重，由此产生304个待单独加工的检验通道。检验头支架被安装到两个表面检验车中，这两个表面检验车在检验方向上连续布置并且在横向方向上彼此偏移检验头宽度。由此根据该文章的说明实现完整的表面检验（100％检验）。

已知的分成四重的发送器-接收器检验头在横截面为矩形的检验头壳体内具有一行四个彼此紧邻布置的接收器元件和唯一的一个延伸到被接收器元件覆盖的整个宽度的发送器元件。由此例如可以以高可靠性检测类别FBH-3（直径3毫米的平底孔）的参考缺陷。然而，例如在厚板检验的情况下，越来越需要以高可靠性检测甚至更小的缺陷，例如FBH-2或FBH-1,2。

公开文献DE195 33 466 A1公开了一种用于无损材料检验的超声检验头，其具有多个脉冲回波超声换能器，这些脉冲回波超声换能器以其发送/接收面分成至少两个平行行地布置在第一平面中，其中彼此之间分别偏移一个间隙，使得超声换能器之间的位于一行中的每个间隙被另一行的一个超声换能器覆盖。由此形成具有大检验宽度的检验头，该检验头在整个检验宽度上具有最大程度恒定的灵敏度。