专利名称：用于测量材料厚度的装置和方法
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。
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。图2是图1的测量探头的透视细节图。图3是测量探头的另一个实施例的透视图。图4是图3的测量探头的侧面剖视图。图5是测量探头的再另一个实施例的透视图。图6是图5的测量探头的侧面剖视图。图7是实现包括例如在图1-6中的测量探头等测量探头的测量系统的方法的流程图。
具体实施例方式现在参照图，图1-2图示本发明的一个实施例中的测量探头100的示例。该测量探头100可以实现作为测量系统102的一部分，其中该测量探头100可以放置在检测物体108 的扫描表面104上。可以由测量系统102询问的作为检测物体108的示范性物体包括，但不限于，管道、导管、板、容器和罐等。这些检测物体108可易腐蚀，例如，如果检测物体108 暴露于材料，该材料使对着检测物体108的扫描表面104的对立表面氧化。如在下文更详细论述的，测量系统102还可包括检测仪器110和在该检测仪器110和测量探头100之间交换例如数据、控制指令等信息的电缆112。可以用作测量探头100的类型的探头可以具有扫描区114，其具有长度L。该长度 L采用允许测量探头100测量检测物体108的多种特性的方式而变化。这些特性可包括， 但不限于检测物体108的扫描表面104和对立表面106之间的材料厚度；当对立表面106 被腐蚀时检测物体108的扫描表面104和对立表面106之间的材料厚度；以及可位于检测物体108的扫描表面104和对立表面106之间的不同的深度处的其他缺陷、异常和偏差。这是有益的，因为像测量探头100的探头可以用于采用将通常要求分开的装置的方式询问检测物体108。这包括，例如具有为探测检测物体108的扫描表面104附近的缺陷而优化的特质(在下文中，“近距离探测能力”)的装置，和具有为探测位于检测物体108中较深处的缺陷而优化的特质(在下文中，“远距离探测能力”)的装置。同样有益的是，扫描表面114的长度L可以被配置以便大致上减少询问检测物体108所需要的时间以及在询问检测物体108期间错过缺陷的可能性两者。关于适合用作测量探头100的探头的构造的另外的细节结合图3-6中图示的测量探头的实施例在下文提供。然而，在继续该说明之前，测量探头100的部件和其他方面以及它在测量系统102中的实现的一般论述紧随下文。在本示例中，测量探头100的扫描区114可包括可以设置在阵列118中的多个换能器元件116。该阵列118可以具有传送器侧120和接收器侧122，该接收器侧122可以与该传送器侧120处于间隔关系IM而安置。这里，该间隔关系IM形成间隙126，其表示该传送器侧120和该接收器侧122的内部之间的最小距离。该距离可以变化。在一个示例中， 该距离可以小于大约0. 5mm，并且在测量探头100的某些实施例中，该距离可以从大约Omm 至大约0. 75mm。如结合图3_4在下文更详细论述的，测量探头100的实施例还可包括串扰屏障128，其可以设置在该间隙126中以便使该传送器侧120和该接收器侧122分开。传送器侧120可包括具有传送器中心线132的多个传送器元件130，并且接收器侧 122可包括具有接收器中心线136的多个接收器元件134。典型地，这些传送器元件130和这些接收器元件134被间隔节距138，在本示例中，在相邻传送器元件130的传送器中心线 132之间和相邻接收器元件134的接收器中心线136之间测量该节距138。在一个示例中， 该节距138可以采用与测量探头100的实施例的其他尺寸一致的方式而变化。接收器元件134可以配置成接收来自检测物体108的回声信号。示范性的回声信号包括，但不限于，声信号和/或声波，其对应于由传送器元件130传送的这些声信号并且其从检测物体108反射回到测量探头100。传送器元件130和接收器元件134的每个可以由压电材料整体或部分构造，该压电材料包括例如压电陶瓷、锆钛酸铅、偏铌酸铅(lead mataniobate)、压电晶体和其的任何组合。在一个示例中，传送器元件130中的一个或多个和接收器元件134中的一个或多个可包括1-3种压电复合材料。在测量探头100的一个实施例中，扫描区114可以具有一个或多个有源组合140。 典型地，这些有源组合140包括多个换能器元件116，并且更具体地这些有源组合140可包括传送器元件130中的一个或多个和接收器元件134中的一个或多个。通过非限制性示例，有源组合140中的每个可具有传送器元件130中的一个和接收器元件134中的一个，其中接收器元件134接收对应于源于有源组合140中的传送器元件130的声信号的回声信号。在测量探头100的其他示例中，有源组合140中的每个可包括任何数量的传送器元件130和接收器元件134。
有源组合140中的传送器元件130和接收器元件134的数量可以根据检测物体 108中的缺陷的深度而确定。典型地，从扫描表面104进入检测物体108来测量深度。例如，需要近距离探测能力的缺陷深度可一般小于大约5mm。另一方面，需要远距离探测能力的缺陷深度可一般大于或等于5mm，其中测量探头100的某些实施例配置成探测在至少大约50mm深度处的缺陷。注意到如本文使用的“近距离探测能力，，和“远距离探测能力，，的指定仅仅用于指定测量探头(例如，测量探头100)的一个实施例的相对特质。然而，这不认为限制本公开的范围或精神，因为本文公开、描述和预想的其他探头的实施例可具有其他特质。这些其他特质可相同、不同或具有稍微不同的变化以便使这样的特质用于可具有超出上文论述的深度以外的深度的缺陷。用于近距离探测能力的有源组合140可需要许多传送器元件130和许多接收器元件134，这小于远距离探测能力所需要的数目。在一个示例中，当测量探头100的特质配置为近距离探测能力时，有源组合140可仅具有传送器元件130中的一个和接收器元件134 中的一个。在另一个实施例中，当测量探头100的特质配置为远距离探测能力时，有源组合 140可具有传送器元件130中的至少七个和接收器元件134中的至少七个。更详细地论述检测仪器110，可以在图1-2的测量探头100的本实施例中使用的检测仪器110可以配置成操作测量探头100以便激活扫描区114并且从扫描区114收集数据。这包括例如配置成激活扫描区114的有源组合140中的特定的一些有源组合140，和配置成激活传送器元件130和接收器元件134中的特定的一些传送器元件130和接收器元件134。适合用作检测仪器110的示范性装置可以包括，但不限于，计算机(例如，台式计算机、便携式计算机，等)、超声仪器、超声系统等。超声仪器的一个示例是可从GE Inspection Technologies (Lewiston, PA)获得的相量XS相控阵超声仪器。通过非限制性示例并且如在图1-2中图示的，检测仪器110可以包括界面142，其具有显示可以由测量探头100收集的例如数据信息、图像等信息的显示器143。该界面142 还可以包括控制测量探头100的操作的一个或多个控制144。在测量探头100的一个实施例中，这些控制144可以配置成选择扫描区144的长度L、扫描区144中的有源组合140的数量和/或在这些有源组合140的每个中的传送器元件130和接收器元件134的数量。鉴于前面提到和更详细论述测量探头100和测量系统102的一个实现，用户(例如，现场工程师)可以将测量探头100放置在检测物体108的扫描表面104上使得来自传送器元件130的声信号可以进入检测物体108。该现场工程师可以沿着扫描表面104(例如， 在可大致上垂直于扫描区114的方向146上)移动探头100。这可使扫描区114与检测物体108的感兴趣区域接触。术语“感兴趣区域”在本文中用于描述检测物体108的用测量系统102收集其中的数据的部分。感兴趣区域例如可包括整体检测物体108和/或检测物体108的一部分。该感兴趣区域还可包括被腐蚀的检测物体108的部分和/或在其中发现了缺陷的检测物体的部分。该感兴趣区域可进一步包括整体检测物体108的扫描表面104 和/或检测物体108的扫描表面104的一部分。在测量探头100的一个实施例中，现场工程师可以调整检测仪器110的控制144 以便适应检测物体108的感兴趣区域的物理特性的变化。这包括检测物体108的扫描表面 104和对立表面106之间的材料厚度的变化。例如，检测物体108的某些部分可被腐蚀使得检测物体108的一个部分的材料厚度与检测物体108的另一个部分的材料厚度不同。这些物理特性还包括从检测表面104的缺陷深度。例如，一个缺陷可具有在检测物体108内不同于其他缺陷在检测物体108内的深度的深度，这也用测量系统102探测。为了适应感兴趣区域的物理特性的差异，现场工程师可以调整控制144以修改由测量探头100产生的超声束的一个或多个参数。例如，超声束可具有对于近场探测能力的近场参数和对于远场探测能力的远场参数。这些可基于在有源组合140中使用的传送器元件130的数量和接收器元件134的数量而不同。在另一个示例中，基于在扫描区114中发现的有源组合140的数量，该近场参数可不同于该远场参数。在再另一个示例中，该近场参数和该远场参数的每个可以对应于检测物体108内部的不同深度。接着参照图3-4并且还参考图1-2，图示测量探头200的另一个示例，其中测量系统(例如系统102(图1))的部分为了清楚已经被去除。注意到，在可应用的地方，数字用于指定类似的部件，例如在上文的图1-2中的那些部件，但这些数字可增加100。例如，图 3-4的测量探头200可以包括扫描区214、换能器元件216，换能器元件216可以设置在阵列 218中，并且更具体地在可以由串扰屏障2 分开的传送器侧220和接收器侧222中。在本示例中，传送器侧220和接收器侧222的每个可以分别包括多个传送器元件230和多个接收器元件234。测量探头200还可以包括配线248和延迟块250。该延迟块250可以具有本体252，其具有纵轴线253 ；下部254，其具有扫描表面256 ；和上部258，其具有一对凹陷区 2600这些凹陷区260可以包括具有传送器支撑面沈4的传送器凹陷区262和具有接收器支撑面沈8的接收器凹陷区沈6。测量探头200的实施例还可包括外壳270，其具有带底部开口 274的内腔272，该底部开口 274尺寸大小可适于并且配置成收容该本体252使得延迟块250的至少上部258、配线M8以及换能器元件216被该外壳270环绕。还可以例如在本体252和外壳270中的一个或多个上提供和设置连接元件276。 用作该连接元件276的类型的连接元件可典型地包括用于使电缆112(图1)耦合于测量探头200的装置。这可包括，例如螺纹装配、卡锁装配、压力释放装配、可变形装配、快速释放装配和其的任何组合。在一个示例中，该连接元件276可以适应于与在电缆112(图1)上的螺纹连接器紧密配合。通过非限制性示例，延迟块250的本体252可以使换能器元件216通过扫描表面 256声耦合于检测物体108(图1)的表面104(图1)。本体252可以单体式构成或采用许多部件组装在一起的形式构造以形成延迟块250。例如，包括扫描表面256的下部邪4能从本体252分离使得扫描表面256可以在本体252上被去除和/或替换。例如，当扫描表面 256被磨损、损坏或相反采用限制测量探头100的能力的方式被修改时，预想可以全部或部分去除和替换扫描表面256。一般基于材料的声速或当材料传送声波时材料中的微粒的速度选择用于本体252 的材料。典型地，本体252中的材料的声速可以不同于检测物体108(图1)的材料的声速。 示范性的材料包括，但不限于金属和塑料，并且在测量探头100的一个实施例中，这些材料可包括有机玻璃和/或聚苯乙烯中一种或多种。如在图3的示例中并且更具体地在图4(其中在测量探头200的组装形式的一个示例中示出测量探头200)的截面图中看到的，凹陷区260可以位于本体252的上部258附近，使得当构造测量探头200时，传送器侧220和接收器侧222被置于凹陷区沈0中。传送器支撑表面264和接收器支撑表面沈8的每个可远离串扰屏障2 成角度或倾斜。关于扫描表面256测量的顶角θ可限定传送器支撑表面264和/或接收器支撑表面沈8的角度。该顶角θ的值可以小于大约10°，其中该顶角θ在测量探头200的某些构造中从大约3°至大约7°。在图5-6的测量探头300的示例中还预想和图示顶角θ的值可以是大约0°。传送器凹陷区沈2可以包括至少一个传送器内表面278，并且接收器凹陷区沈6可以包括至少一个接收器内表面观0。这些内表面278、280可采用形成内部尺寸(其关于凹陷区沈0的其他内表面278、280并且从这些其他内表面278、280测量)的方式来界定相应的凹陷区沈0。该内部尺寸可以采用允许传送器凹陷区262和接收器凹陷区266分别收容传送器侧220和接收器侧222的方式来确定尺寸。在一个示例中，该内部尺寸可以选择使得换能器元件216由支撑表面沈4、268支撑。传送器凹陷区沈2的内表面278还可以关于接收器凹陷区沈6的内表面280而构造和确定尺寸，使得当传送器侧220和接收器侧222在凹陷区沈0中时，传送器元件230与接收器元件234大致上对齐。然而，要理解，如本文使用和描述的术语“大致上对齐”考虑某些制造公差、组装公差和可以加入测量探头200的总体组装中的其他偏差。这样的公差和偏差可例如使传送器元件230和接收器元件234中的一个或多个被这样定位以致传送器元件230的全部不与接收器元件234的全部完全对齐。术语“大致上对齐”当用来描述传送器阵列、接收器阵列、传送器元件和/或接收器元件的位置时还可以被认为是相对的使得这样确定的尺寸处于某些公差内时，或者备选地描述的位置是使得传送器元件和接收器元件的个别一些的对齐仍在某些公差内。例如， 关于前面的描述，预想凹陷区的尺寸将在期望的公差内，例如大约士.5mm。另一方面，关于后面的描述，预想传送器元件在探头(其根据本文公开的概念制作)中关于接收器元件的位置将与期望值一致，例如，传送器元件和接收器元件的共平面之间的公称偏差和/或传送器元件和接收器元件的同轴对齐的中心线之间的公称偏差。串扰屏障2 可以采用使传送器侧220和接收器侧222声/机械隔离的方式构造。这包括，例如被构造以防止声波和电磁能在传送器元件230和接收器元件234之间传输。如在图3-4中图示的，串扰屏障2 可以延伸进入本体252，并且在测量探头200的一个构造中，串扰屏障2 延伸到扫描表面256。串扰屏障2 可以包括例如铜箔、封闭胞聚合物泡沫、软木填充的橡胶和其的任何组合等材料。用于在外壳270中使用的示范性材料包括，但不限于，金属(例如，铝、钢、黄铜， 等)和复合物等。同样，实现制作探头200的部件的制造工艺包括铸造、模塑、压挤、加工 (例如，车削和铣削)和适合用于形成探头200和更具体地延迟块250的本体252以及外壳270(其的每个在本文中公开和描述)的各种零件和部件的其他技术。因为这些工艺和由这样的工艺使用的材料一般对于本领域内技术人员是众所周知的，本文将不提供额外的详细资料，除非这样的详细资料对于解释本发明的实施例和概念是必需的。在图5-6中图示测量探头300的再另一个实施例。这里，与图3_4的测量探头200 的示例一样，类似的数字用于指示测量探头300中的类似的部件，但在图5-6中的数字增加 100。例如，在图5-6中看到测量探头300可以包括具有长度L的扫描区314、可以设置在阵列318并且更具体地在传送器侧320和接收器侧322(其可以由串扰屏障3 分开)中的换能器元件316。如结合图1-2的论述在上文提到的，在本文中公开的测量探头的实施例中的传送器侧和接收器侧可以每个分别包括多个传送器元件330和多个接收器元件334。在图5-6 的本示例中，看到传送器元件330(标记T1-T18)设置在传送器网格382中。更具体地，有源组合340的每个可以包括靠近间隙326的内传送器元件384和至少一个外传送器元件 386，该外传送器元件386位于从纵轴线353测量的外距离388处。接收器元件334(标记 R1-R18)同样设置在接收器网格390中使得有源组合340的每个包括内接收器元件392，其通过间隔关系3M与该内传送器元件384分开。有源组合340还包括至少一个外接收器元件394，其位于离纵轴线353的外距离396处。当测量探头300在系统(例如图1的系统102)中实现时，在传送器网格382和接收器网格390中发现的换能器元件316的每个可以独立操作。在一个示例中，传送器元件Tl可以被激活以传输超声束，并且接收器元件Rl可以被激活以接收对应于该超声束的回声信号。在另一个示例中，传送器元件T1-T6可以被激活以传输超声束，并且接收器元件 R1-R6可以被激活以接收对应于这些超声束的回声信号。然而，被激活的传送器元件330 和接收器元件334的组合仅仅由在传送器网格382和接收器网格390中发现的换能器元件 316的数量所限制。测量探头300的实施例还被配置使得换能器元件316的某些可以经历控制激励以便操纵被引导进入检测物体(例如检测物体108(图1))的超声束的参数。这些参数包括， 但不限于，超声束的方向、角度、聚焦距离和焦斑大小。这些术语一般由本领域内技术人员所认识，并且因此这些术语在本文中将不定义或描述，而在本公开中公开和预想的测量探头的实施例概念的上下文中被引用。例如，并且通过非限制性示例，预想超声束的方向可以通过改变传送器元件330的每个关于在传送器网格382中的另一个传送器元件被激励的时间来操纵。测量探头300的其他实施例进一步被配置使得换能器元件316可以经历控制激励，这使得测量探头300展现与相控阵超声技术的特性一致的某些操作特性。一个示范性操作特性包括被配置以激励传送器元件330中的一个或多个来根据某些束扫描模式(例如，电子扫描、动态深度聚焦和方位角扫描)产生超声束。通过非限制性示例，预想测量探头300的实施例可以具有与“1. 25D”、“1. 5D”、“1. 75D”、和“2D”换能器阵列一致的操作特性。再次，如结合超声束的参数紧随上文论述的，实现这样的模式所需要的控制结构、工具和其他考量将由熟悉相控阵超声技术的那些技术人员认识，并且因此在本文中将不论述。 然而，仅为了示例目的，如本文使用的，“ 1. 25D”换能器提供可变高度孔径，其具有静态聚焦；“1. 5D”换能器阵列提供关于阵列的中心线对称的聚焦、可变高度孔径以及明暗处理； “1. 75D”换能器阵列提供关于阵列的中心线不对称的聚焦、可变高度孔径以及明暗处理； “2D”换能器阵列提供全电子聚焦和导引。论述根据本发明的一个或多个实施例制作的测量探头的操作，图7图示使用测量探头(例如，测量探头100、200、300(统称“探头”))用于测量检测物体的厚度的方法400。 这里，该方法400可包括在步骤402选择对于超声束的参数，例如第一参数。该方法400可包括例如在步骤404对于扫描区的有源组合设置传送器元件的数量和接收器元件的数量。然后，该方法400可包括在步骤406通过用探头询问检测物体的表面来收集数据。大体上， 这可通过将探头的扫描表面对着检测物体的表面放置并且然后在大致上垂直于扫描区的方向上移动探头横穿表面而实现。如果要扫描检测物体的整个表面，这可重复多次，或其仅在必要时基于检测物体的感兴趣区域的大小而重复。在询问检测物体的内体积后，或备选地在仅询问内体积的一部分后，方法400接着可包括在步骤408确定参数是否实现检测的目标。这可以包括评价由检测仪器显示的信息，该评价包括例如，检查检测物体在检测仪器上的图像的分辨率和/或将该图像与具有期望的分辨率的已知良好图像比较。如果分辨率足够满足检测目标，那么方法可包括在步骤410完成检测物体的扫描，并且在步骤412移到检测物体的表面上的不同位点。如果分辨率不够，那么方法可以回到步骤402，选择对于超声束的参数和另一个参数(例如，第二参数)通过例如改变对于扫描区的有源组合的传送器元件数量和接收器元件数量而选择。在本示例中，探头用作使用第二声场特性来扫描表面，并且确定第二声场特性是否实现检测的目标。如果分辨率不够，那么方法400可以例如根据步骤402-408继续， 直到分辨率满足检测的目标。然后，如上文论述的，方法400可包括在步骤410完成检测物体的扫描，并且在步骤412移到检测物体的表面上的不同位点。该书面说明使用示例以公开本发明的实施例，其包括最佳模式，并且还使本领域内技术人员能够制作和使用本发明。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他示例如果它们具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。
1权利要求
1.一种用于测量检测物体厚度的测量探头，所述测量探头包括延迟块，其包括具有纵轴线的本体，所述本体包括靠近所述检测物体放置的扫描表面和与所述扫描表面相对的支撑表面；采用形成有源组合的方式声耦合于所述支撑表面的多个换能器元件，所述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，所述接收器侧与所述传送器侧是间隔关系，所述间隔关系形成沿着所述纵轴线延伸的间隙；采用使所述有源组合的所述传送器侧与所述接收器侧在声学上分开的方式设置在所述间隙中的串扰屏障，其中所述接收器侧包括响应于所述回声信号的至少一个换能器元件，所述回声信号对应于从所述传送器侧上的至少一个换能器元件引导进入所述检测物体的超声束。
2.如权利要求1所述的测量探头，其中所述有源组合沿着所述纵轴线延伸。
3.如权利要求1所述的测量探头，其中所述接收器侧和所述传送器侧的每个包括多个换能器元件。
4.如权利要求3所述的测量探头，其中所述换能器元件包括位于离所述纵轴线第一距离的内换能器元件，和位于离所述纵轴线大于所述第一距离的第二距离的至少一个外换能器元件，所述第一距离和第二距离大致上垂直于所述纵轴线测量。
5.如权利要求4所述的测量探头，其中所述内换能器元件与所述至少一个外换能器元件大致上对齐。
6.如权利要求1所述的测量探头，其中所述间隔关系小于大约3mm。
7.如权利要求1所述的测量探头，其进一步包括与所述传送器元件和所述接收器元件处于环绕关系的外壳。
8.如权利要求7所述的测量探头，其进一步包括设置在所述延迟块和所述外壳的一个或多个上的连接元件。
9.如权利要求8所述的测量探头，其中所述延迟块包括上部和能从所述上部去除地分离的下部。
10.如权利要求1所述的测量探头，其中所述换能器元件的每个包括1-3压电复合材料。
11.一种用于测量材料厚度的测量系统，所述系统包括测量探头，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所述延迟块的多个换能器元件，所述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，所述接收器侧与该所述传送器侧是间隔关系，所述间隔关系形成围绕所述纵轴线的间隙，所述间隙包括采用使所述传送器侧与所述接收器侧在声学上分开的方式设置的串扰屏障；和耦合于所述测量探头的检测仪器，所述检测仪器包括采用引起所述超声束的第一参数的方式控制所述有源组合中的至少一个换能器元件的界面，其中所述接收器侧包括响应于对应于所述超声束的回声的至少一个换能器元件。
12.如权利要求11所述的测量系统，其中所述测量探头包括第一有源组合和第二有源组合，所述第二有源组合具有不同于所述第一有源组合的数量的换能器元件。
13.如权利要求12所述的测量系统，其中根据所述超声束的所述第一参数选择换能器元件的数量。
14.如权利要求12所述的测量系统，其中所述接收器侧和所述传送器侧的每个包括多个换能器元件。
15.如权利要求14所述的测量探头，其中所述换能器元件包括位于离所述纵轴线第一距离的内换能器元件，和位于离所述纵轴线大于所述第一距离的第二距离的至少一个外换能器元件，所述第一距离和第二距离大致上垂直于所述纵轴线测量。
16.如权利要求11所述的测量探头，所述间隔关系小于大约3mm。
17.一种用具有延迟块的测量探头使检测物体成像的方法，所述延迟块包括具有纵轴线的本体，所述本体包括靠近所述检测物体放置的扫描表面和与所述扫描表面相对的支撑表面，所述方法包括在所述支撑表面上形成具有多个换能器元件的多个有源组合，所述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，所述接收器侧与所述传送器侧是间隔关系，所述间隔关系形成沿着所述纵轴线延伸的间隙；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；和用所述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所述第一超声束的回声信号。
18.如权利要求17所述的方法，其进一步包括用所述第一有源组合产生第二超声束。
19.如权利要求17所述的方法，其进一步包括采用产生所述第一超声束的方式激活第二有源组合，所述第二有源组合包括不同于所述第一超声束的第二超声束。
20.如权利要求17所述的方法，其中所述换能器元件包括位于离所述纵轴线第一距离的内换能器元件，和位于离所述纵轴线大于所述第一距离的第二距离的至少一个外换能器元件，所述第一距离和第二距离大致上垂直于所述纵轴线测量。
全文摘要
用于测量检测物体的材料厚度的装置和系统。在一个实施例中，该装置可以包括测量探头，其可以具有多个换能器元件，这些换能器元件可以包括分别设置在间隙中的第一侧和第二侧上的传送器元件和接收器元件。该第一侧和该第二侧可以形成具有至少一个有源组合的扫描区，该有源组合可以具有至少一个传送器元件和至少一个接收器元件，该接收器元件可以与处于间隔关系的该传送器元件分开。
文档编号B06B1/00GK102422123SQ201080020122
公开日2012年4月18日 申请日期2010年4月6日 优先权日2009年5月1日
发明者A·德赛, J·安德森, P·迈尔, W·罗 申请人:通用电气公司