[发明专利]柔电超声换能器成像系统

说明书

本申请公开了一种柔电超声换能器成像系统，包括聚四氟乙烯(PTFE)层、多个柔电UT换能器以及多路复用器。PTFE层包括前表面和后表面，并且多个柔电UT换能器附接至PTFE层的后表面。每个UT换能器具有前端和后端，并且每个柔电UT换能器的前端附接至PTFE层的后表面。柔电UT换能器沿着PTFE层的后表面布置为二维阵列，并且每个柔电UT换能器被配置为在PTFE层的后表面的法线方向上振动。多路复用器与每个柔电UT换能器信号通信，其中，柔电UT换能器夹在多路复用器与PTFE层之间。

技术领域

本公开涉及成像系统，并且更具体地涉及超声成像系统。

背景技术

已知的超声无损测试应用针对物体和/或物体上的材料层的探伤和厚度测定利用高频声波。这些应用利用包括多个超声换能器(UT换能器)的测试系统，其中每个UT换能器通常是产生、传输并接收高频声波的小探针。可以组合这些小探针以形成较大的探针相位阵列，其产生转向的声束以执行超声无损检测。

不幸的是，已知的UT换能器由压电晶体致动器制成。这些致动器是脊状压电晶体，其需要高电压以看到由于移动而导致的电极化改变。此外，这些已知的压电晶体的硬度和尺寸限制了它们用于便携式UT成像系统，便携式UT成像系统可以用于具有不同表面的物体的缺陷检测和厚度矫正。因此，需要用于解决这些问题的UT成像传感器。

发明内容

公开了一种柔电(flexoelectricity)超声(UT)换能器成像系统，包括聚四氟乙烯(PTFE)层、多个柔电UT换能器以及多路复用器。PTFE层包括前表面和后表面，并且多个柔电UT换能器附接至PTFE层的后表面。多个柔电UT换能器中的每个UT换能器具有前端和后端，并且每个UT换能器的前端附接至PTFE层的后表面，其中，PTFE层被配置为每个UT换能器的前端的音频膜。多个柔电UT换能器沿着PTFE层的后表面布置为二维阵列，并且每个UT换能器被配置为在PTFE层的后表面的法线方向上振动。多路复用器与每个UT换能器信号通信，其中，多个柔电UT换能器夹在多路复用器与PTFE层之间。

在操作实例中，柔电UT换能器成像系统被放置在检验部件上，覆盖该部件。利用多路复用器将第一组电压施加到多个柔电UT换能器，以在多个柔电UT换能器中产生振动。多个柔电UT换能器和PTFE层的振动产生向用PTFE层检验的部件传递的声波。然后用PTFE层从受检验部件接收多个反射声波，该反射声波使柔电UT换能器振动并产生由多路复用器接收的第二组电压。然后，多路复用器将对应于二维阵列内的每个UT换能器的像素数据传输到控制器，以产生受检验部件的完整图像。

在查看下面的附图和详细描述之后，本发明的其它装置、设备、系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员来说将是显而易见的。意图将所有这样的附加装置、设备、系统、方法、特征和优点包括在本描述中，在本发明的范围内，并由所附权利要求保护。

附图说明

通过参考下面的附图可以更好地理解本发明。图中的组件不一定按比例绘制，而是强调说明本发明的原理。在图中，相似的参考数字在不同视图中表示相应的部分。

图1是根据本公开的柔电UT换能器成像系统的实施方式的示例的系统框图。

图2是根据本公开的柔电UT换能器成像系统的侧视图，如图1所示，放置在受检验的非线性部件上。

图3是根据本公开的沿着图1和图2所示的聚四氟乙烯(PTFE)层的后表面的多个柔电UT换能器的分布的实施例的系统框图。

图4A是根据本公开的处于静止状态的UT换能器的实施方式的示例的系统框图，如图1至图3所示。

图4B是根据本公开的处于有源低频状态的UT换能器的系统框图，如图1至图4A所示。

图4C是根据本公开的处于有源高频状态的UT换能器的系统框图，如图1至图4B所示。