[發明專利]超聲波層析成像系統

無效

• 申請號: 201210385311.5
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103048387A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: W-D.克萊納
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/24;G01N29/44
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;朱海煜

技術領域

本文公開的主題大體涉及非破壞性檢驗系統，并且更具體而言，涉及用于進行非破壞性檢驗的超聲波層析成像（tomography）系統。

背景技術

許多工業檢查應用依賴于成像技術來確定工業部件的質量，諸如管道、管道陣列等。例如，這樣的檢查技術可用來確定對象中的一個或多個缺陷的存在和/或位置，諸如裂紋、孔洞或其它瑕疵的存在。可用來檢查對象中缺陷的存在的一個成像模態為超聲波層析成像。超聲波層析成像是采用超聲波來探查所關注的對象的聲學屬性以及產生對象的對應的圖像(其包括任何可檢測的缺陷)的成像模態。典型地通過位于換能器探頭中的換能器來實現聲波脈沖的產生和返回回波的檢測。換能器探頭典型地包括機電元件，機電元件能夠將電能轉換成用于發送的機械能，且還能夠出于接收目的將機械能轉換回電能。

不幸的是，在一些應用中，缺陷的尺寸相對于被查對象的尺寸相對較小，這使得難以檢測它們在被檢查對象的重建圖像中的存在。另外，在許多情形中，多個小缺陷可能間隔得非常緊密，而且雖然通過超聲波檢查可檢測缺陷的組合區域，但是各個單獨的缺陷的尺寸可能低于系統的分辨率。由于識別出現于對象中的缺陷的能力主要隨對象的產生的圖像的質量和分辨率而變，所以存在對于克服上述缺點的改進系統的需要。

發明內容

下面對在范圍方面與原本聲明的發明等同的某些實施例進行概述。這些實施例不意于限制要求保護的發明的范圍，而是相反，這些實施例僅意于提供本發明的可能形式的簡要概述。實際上，本發明可包括可能類似于或異于下面所闡述的實施例的多種形式。

在第一實施例中，一種系統包括具有多個換能器節段（segment）的分段換能器探頭，該多個換能器節段適于將超聲波激勵信號發送到檢驗試樣（test?specimen）中以及接收超聲波激勵信號和檢驗試樣的相互作用所產生的回波信號。該系統還包括處理系統，該處理系統適于接收來自分段換能器探頭的、對應于接收到的回波信號的數據，以及利用層析成像重建方法來重建對應于檢驗試樣的至少一個體積切片的圖像。

在第二實施例中，一種方法包括將可旋轉的非軸向對稱聲場傳遞到檢驗試樣，以及接收可旋轉的非軸向對稱聲場和檢驗試樣的相互作用所產生的回波信號。該方法還包括遞增地旋轉非軸向對稱聲場，將旋轉聲場傳遞到檢驗試樣，以及接收遞增地旋轉的非軸向對稱聲場和檢驗試樣的相互作用所產生的進一步的回波信號。該方法還進一步包括利用接收到的回波信號和層析成像重建方法來重建對應于檢驗試樣的至少一個體積切片的圖像。

在第三實施例中，一種方法包括在大約零度的入射角下，將可旋轉的非軸向對稱聲場傳遞到檢驗試樣。

在第四實施例中，一種方法包括在可變的入射角下，將可旋轉的非軸向對稱聲場傳遞到檢驗試樣。可以多個不同的入射角將聲場傳遞到檢驗試樣。在某些實施例中，入射角由相控陣技術控制。

在第五實施例中，一種方法包括將展現雙重、三重、四重或n重旋轉對稱的可旋轉的非軸向對稱聲場傳遞到檢驗試樣。在一個實施例中，可傳遞具有大約1:2或大于大約1:2的縱橫比的高度不對稱的雙重對稱。例如，可利用大約1:5或更高的縱橫比。

在第六實施例中，一種裝置包括分段換能器探頭。換能器探頭包括布置成使得陣列展現四重、五重、六重或n重旋轉對稱的換能器節段陣列，其中，可利用n等于或高于8的n重對稱。在一些實施例中，n等于或大于大約16，例如，等于或大于大約32。在某些實施例中，n可為二或四的倍數。換能器探頭包括多個相向的換能器節段對。這些對可包括一個、兩個、三個、四個或更多個鄰近的換能器元件。在某些實施例中，換能器節段可為大致相同的形狀和尺寸。相向的換能器節段對適于被激活以產生可旋轉的非軸向對稱聲場。

在第七實施例中，一種裝置包括圓形分段換能器探頭。換能器探頭包括圍繞圓形分段換能器探頭的旋轉中心點以圓形的方式設置的換能器節段陣列，該陣列具有兩個、四個、六個或任何其它適當的數量的換能器節段的多個相向的對。相向的換能器節段對適于被激活以產生可旋轉的非軸向對稱聲場。在一些實施例中，換能器節段圍繞圓形分段換能器探頭的內徑以圓形的方式設置。