超聲測(cè)試裝置和組裝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超聲測(cè)試裝置。超聲測(cè)試裝置包括圓錐形背部和定位在所述圓錐形背部上的超聲換能器組件。所述超聲換能器組件包括具有多個(gè)獨(dú)立的換能器元件的印刷電路基體。
【專利說(shuō)明】超聲測(cè)試裝置和組裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大致涉及用于非破壞性測(cè)試的超聲裝置，并且更具體地涉及具有圓錐形陣列的獨(dú)立換能器元件的超聲測(cè)試裝置及其組裝方法，圓錐形陣列的獨(dú)立換能器元件之間具有間隙。

【背景技術(shù)】
[0002]比如為超聲測(cè)試的非破壞性測(cè)試可被用于檢查各種類型的材料和部件。特別地，超聲測(cè)試是用于發(fā)現(xiàn)大多數(shù)類型的傳聲材料中的比如為厚度等的內(nèi)部缺陷和/或材料特性的適當(dāng)?shù)姆椒ā＿@種傳聲材料包括大多數(shù)金屬以及其他類型的基本剛性材料。通常所述，這種缺陷或特性可以基于聲波在具有一般高精度的部件的邊界表面上的反射的變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
[0003]例如為其中具有孔的管或軸桿的超聲測(cè)試可能需要利用圓錐形陣列以在某些入射角下進(jìn)行測(cè)試。在形成圓錐形陣列的過(guò)程中，大量換能器元件可以圍繞周緣定位以便確保沿旋轉(zhuǎn)方向完全覆蓋。此外，定相的能力需要具有在給定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的寬度的幾個(gè)換能器元件。但是，考慮到需要將元件手動(dòng)地定位和附裝在換能器元件上，定位換能器元件可能是耗時(shí)的。此外，盡管基體材料可被用于接觸線性陣列的大量元件，這種基體已不能夠適應(yīng)圓錐形陣列的結(jié)構(gòu)。
[0004]因此，存在對(duì)于利用圓錐形陣列的改進(jìn)的超聲測(cè)試裝置以及組裝該超聲測(cè)試裝置的方法的需求。優(yōu)選地，這種圓錐形陣列能夠借助于軟性印刷電路基體材料容納大量換能器元件，同時(shí)避免手動(dòng)組裝所需的時(shí)間和費(fèi)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供一種超聲測(cè)試裝置。超聲測(cè)試裝置可以包括圓錐形背部和定位在圓錐形背部上的超聲換能器組件。超聲換能器組件可以包括具有多個(gè)獨(dú)立的換能器元件的印刷電路基體。
[0006]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供一種組裝超聲測(cè)試裝置的方法。該方法可以包括以下步驟:將至少一個(gè)換能器附裝至印刷電路基體，將多個(gè)獨(dú)立的換能器元件設(shè)置在印刷電路基體上，將印刷電路基體附裝至背部，以及將獨(dú)立的換能器元件越過(guò)背部折疊成圓錐形陣列。
[0007]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供一種超聲測(cè)試裝置。超聲測(cè)試裝置可以包括構(gòu)造成圓錐形陣列的背部、定位在背部上的印刷電路基體以及用于生產(chǎn)多個(gè)分離的超聲波并且附裝到印刷電路基體上的裝置。
[0008]在結(jié)合幾幅附圖和所附權(quán)利要求閱覽以下詳細(xì)說(shuō)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將更清楚地理解本發(fā)明的這些以及其他特征和改進(jìn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是示出構(gòu)造為圓錐形陣列的超聲裝置的示意圖。
[0010]圖2是圖1的超聲裝置的側(cè)面俯視圖。
[0011]圖3是構(gòu)造為如本文中所描述的圓錐形陣列的超聲裝置的示意圖。
[0012]圖4是可以與圖3的位于間隔切口之前的超聲裝置一起使用的超聲換能器組件的示意圖。
[0013]圖5是可以與圖3的位于間隔切口之后的超聲裝置一起使用的超聲換能器組件的示意圖。
[0014]圖6是圖2的具有超聲換能器組件的圓錐形陣列的示意性平面圖。
[0015]圖7是本文中的組裝步驟的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)在參考附圖，其中相同的數(shù)字在全部幾個(gè)視圖中指代相同的元件，圖1和圖2示出超聲測(cè)試裝置10。超聲測(cè)試裝置10可被構(gòu)造為圓錐形陣列15。圓錐形陣列15包括具有基本圓錐形形狀的背部20。超聲測(cè)試裝置10還包括多個(gè)換能器25。換能器25可以圍繞圓錐形陣列15的背部20定位。換能器25 —般手動(dòng)地定位和粘合至背部20。圓錐形陣列15的使用使得聲波通過(guò)換能器25以所需的入射角傳播。超聲測(cè)試裝置10可被插入管30內(nèi)，用于以與如上所述相似的方式測(cè)試管30的壁。
[0017]圖3示出如本文中所述的超聲測(cè)試裝置100的例子。超聲測(cè)試裝置100可被設(shè)置為圓錐形陣列110。圓錐形陣列110可以包括具有基本圓錐形形狀的背部120。圓錐形背部120可以由與本文中產(chǎn)生的超聲波不干涉的任何類型的材料制成。超聲測(cè)試裝置100和圓錐形背部120可以具有任何尺寸。在此可以采用其他部件以及其他構(gòu)造。
[0018]超聲測(cè)試裝置100還可以包括超聲換能器組件130。超聲換能器組件130可以包括用于定位在圓錐形背部120上的印刷電路基體140?；w140可以是任何類型的薄膜、柔性、印刷電路材料，比如，舉例來(lái)說(shuō)而非限制，聚酰亞胺膜、電沉積銅箔以及類似材料。也可以采用非金屬材料。換能器150可被附裝至印刷電路基體140。換能器150可以是將電能轉(zhuǎn)換成聲波的任何類型的壓電元件。此外，多個(gè)單獨(dú)的換能器150可以應(yīng)用于印刷電路基體140。在此可以采用其他部件以及其他配置。
[0019]為了適應(yīng)圓錐形陣列110的形狀，超聲換能器組件130的換能器150可以具有形成其上的多個(gè)間隔切口 160。間隔切口 160可以手工地形成或者以包括激光切割、沖切以及其他技術(shù)的自動(dòng)方式形成。一旦完成間隔切口 160，多個(gè)獨(dú)立的換能器元件170在其間保留有間隙180。間隔切口 160可以延伸超過(guò)換能器150并且延伸到印刷電路基體140內(nèi)。其間具有間隙180的獨(dú)立的換能器元件170可以如圖5所示地?cái)U(kuò)展。在此可以采用任何數(shù)量的間隔切口 160和獨(dú)立的換能器元件170。獨(dú)立的換能器元件170以及其間的間隙180可以具有任何尺寸、形狀或結(jié)構(gòu)，并且可以根據(jù)圓錐形背部120的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)而變化。間隔切口 160也可以應(yīng)用于其上具有多個(gè)換能器150的印刷電路基體140?？梢圆捎闷渌考约捌渌渲?。
[0020]獨(dú)立的換能器元件170中的每一個(gè)均可以與導(dǎo)體190連通。導(dǎo)體190接著可以與連接器/接線柱200以及類似部件連通。導(dǎo)體190和連接器/接線柱可以是常規(guī)設(shè)計(jì)。如圖所示，在圖6中，印刷電路基體140與超聲換能器組件130的獨(dú)立的換能器元件170 —起然后可以被附裝至圓錐形陣列110的背部120。獨(dú)立的換能器元件170可被折疊至圓錐形背部120的外部(或內(nèi)部)以形成元件的圓錐形結(jié)構(gòu)。超聲換能器組件130因此可以適應(yīng)圓錐形陣列110的全部周緣。連接器/接線柱200可以設(shè)置成以傳統(tǒng)方式與控制單元連通。
[0021]圖7示出可被用于形成超聲換能器裝置100的高標(biāo)準(zhǔn)步驟的流程圖。在第一步驟210中，換能器150可被附裝至印刷電路基體140。在第二步驟220中，間隔切口 160可被應(yīng)用于換能器150并且可被布置成以其間具有間隙180的形式形成獨(dú)立的換能器元件170?？商娲?，在可替代的第一步驟230中，多個(gè)單獨(dú)的換能器150可以附裝至印刷電路基體140。在可替代的第二步驟240中，間隔切口 160可被應(yīng)用于印刷電路基體140并且可被布置成以其間具有間隙180的形式形成獨(dú)立的換能器元件170。在任一例子中，在第三步驟250中，導(dǎo)體190可以聯(lián)接至獨(dú)立的換能器元件170。在第四步驟260中，印刷電路基體140可以附裝至背部120。在第五步驟270中，獨(dú)立的換能器元件170可以越過(guò)背部120折疊以完成超聲測(cè)試裝置100。這些步驟可以以不同的順序執(zhí)行。在此可以采用另外的步驟。
[0022]因此，超聲測(cè)試裝置100提供具有超聲換能器組件130的圓錐形陣列110，同時(shí)不必單獨(dú)地定位和粘合或者附裝多個(gè)換能器150。更合適地，間隔切口 160產(chǎn)生其間具有間隙180的獨(dú)立的換能器元件170，以便通過(guò)圍繞圓錐形背部120折疊獨(dú)立的換能器元件170來(lái)適應(yīng)圓錐形陣列110的形狀。類似地，延伸到印刷電路基體140內(nèi)的間隔切口 160也可以適應(yīng)多個(gè)單獨(dú)的換能器150。因此，與一般與圓錐形陣列一起使用的已知超聲裝置相比，超聲測(cè)試裝置100可以在更少時(shí)間內(nèi)并且以更少的勞動(dòng)力組裝為相控陣。
[0023]應(yīng)當(dāng)理解，上文僅涉及本發(fā)明的某些實(shí)施例。在不脫離如由以下權(quán)利要求及其等同限定的本發(fā)明的一般精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員在此可以做出多種變化和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲測(cè)試裝置，包括: 圓錐形背部；和 定位在所述圓錐形背部上的超聲換能器組件； 所述超聲換能器組件包括具有多個(gè)獨(dú)立的換能器元件的印刷電路基體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲測(cè)試裝置，其特征在于，所述超聲換能器組件作為圓錐形陣列定位在所述圓錐形背部上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲測(cè)試裝置，其特征在于，所述超聲換能器組件包括位于所述多個(gè)獨(dú)立的換能器元件之間的多個(gè)間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲測(cè)試裝置，其特征在于，所述多個(gè)間隙在所述印刷電路基體內(nèi)延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲測(cè)試裝置，其特征在于，所述印刷電路基體包括金屬箔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲測(cè)試裝置，其特征在于，所述金屬箔包括電沉積銅箔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲測(cè)試裝置，其特征在于，所述超聲換能器組件包括與所述多個(gè)獨(dú)立的換能器元件連通的多個(gè)導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲測(cè)試裝置，其特征在于，所述圓錐形背部構(gòu)造用于預(yù)定的入射角。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲測(cè)試裝置，其特征在于，所述超聲換能器組件包括所述多個(gè)獨(dú)立的換能器元件的相控陣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲測(cè)試裝置，其特征在于，所述多個(gè)獨(dú)立的換能器元件并非固定地附裝至所述圓錐形背部。
11.一種組裝超聲測(cè)試裝置的方法，包括: 將至少一個(gè)換能器附裝至印刷電路基體； 將多個(gè)獨(dú)立的換能器元件設(shè)置在所述印刷電路基體上； 將所述印刷電路基體附裝至背部；以及 將所述多個(gè)獨(dú)立的換能器元件越過(guò)所述背部折疊成圓錐形陣列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，設(shè)置多個(gè)獨(dú)立的換能器元件的步驟包括切割所述至少一個(gè)換能器。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，設(shè)置多個(gè)獨(dú)立的換能器元件的步驟包括切割所述至少一個(gè)換能器和所述印刷電路基體。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，設(shè)置多個(gè)獨(dú)立的換能器元件的步驟包括將多個(gè)換能器附裝至所述印刷電路基體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，設(shè)置多個(gè)獨(dú)立的換能器元件的步驟包括切割所述印刷電路基體。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，設(shè)置多個(gè)獨(dú)立的換能器元件的步驟包括在所述多個(gè)獨(dú)立的換能器元件之間形成多個(gè)間隙。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，將所述印刷電路基體附裝至背部的步驟包括將所述印刷電路基體附裝至圓錐形背部。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的組裝的方法，還包括將連接器聯(lián)接至所述獨(dú)立的換能器元件中的每一個(gè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的組裝的方法，還包括將所述連接器中的每一個(gè)聯(lián)接至終端。
20.一種超聲測(cè)試裝置，包括: 構(gòu)造為圓錐形陣列的背部； 定位在所述背部上的印刷電路基體；以及 用于產(chǎn)生多個(gè)分離的超聲波并且附裝至所述印刷電路基體的裝置。
【文檔編號(hào)】G01N29/24GK104395747SQ201380032684
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】Y.奧伯德菲爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司